연산자 재정의 (Operator overloading)

1. 개념

연산자는 기본 타입에 대하여는 정의되어 있지만, 내가 정의한 클래스에 대해서는 정의되어 있지 않다.

class Point { double x, y; } int main() { Point x1, x2; Point x3 = x1 + x2; // ? }

연산자 재정의를 하면 내가 정의한 클래스에서도 연산자를 쓸 수 있게 된다.

C++에서는 아래의 연산자를 재정의 할 수 있다.

+, -, *, /, %, ^, &, |, ~, !, =, <, >, +=, -=, *=, /=, %=, |=, <<, >>, >>=, <<=, ==, != <=, >=, &&, ||, ++, --, ,, ->*, ->, ( ), [ ]

C++ 20 추가: <=>

class Point { double x, y; public: Point (int x, int y): x(x), y(y) {} Point operator+ (Point& p) { return Point(x + p.x, y + p.y); } }; int main() { Point x1(1, 2), x2(3, 4); Point x3 = x1 + x2; }

이 경우 Line 12은 x3 = x1.operator+(x2);로 동작한다.

2. 구현

연산자 오버로딩은 멤버 함수로 하는 방법과 일반 함수로 하는 두 가지 방법이 있다.

class Point { double x, y; public: Point (int x, int y): x(x), y(y) {} // member function Point operator+ (Point& p) { return Point(x + p.x, y + p.y);} friend Point operator+ (Point& p1, Point& p2); }; Point operator+ (Point& p1, Point& p2) { return Point(p1.x + p2.x, p1.y + p2.y); }

이때 일반 함수로 하는 경우는 인자가 하나 추가되고, (멤버함수인 경우 첫번째 인자는 *this가 된다)

private member variable에 접근하기 위해 friend 구문을 추가해야 한다.

둘 중에 뭐가 더 좋은지에 대해서는 찾아보면 정답은 없는 것 같다.

전에 들은 강의에서는 멤버 변수가 변하는 경우 멤버 함수로, 멤버 변수가 변하지 않으면 일반 함수로 한다는 이야기가 있었다.

이 링크에서는 질문자가 "일반 함수가 더 선호되는 이유"를 묻고 있다. 이때 답변이 지적하는 부분은 

"일반 함수로 하는 경우, 서로 다른 자료형에 대해 재정의 가능하다" 이다.

예를 들어, 위의 Point에 대해서 (숫자 * Point)를 Point의 x, y에 숫자 만큼 곱하는 걸로 정의하고 싶을 경우, 멤버 함수로는 구현이 불가능하지만 일반 함수로는 아래와 같이 구현 가능하다.

class Point { public: double x, y; Point (int x, int y): x(x), y(y) {} friend Point operator+ (Point& p1, Point& p2); friend Point operator* (double k, Point& p); }; Point operator+ (Point& p1, Point& p2) { return Point(p1.x + p2.x, p1.y + p2.y); } Point operator* (double k, Point& p) { return Point(k * p.x, k * p.y); }

전위연산자와 후위연산자

전위연산자와 후위연산자 둘 다 operator++ 으로 이름이 똑같은데, 둘을 구분하기 위해 후위연산자는 operator++(int) 로 써야 한다. (이때 int는 구분을 위한 기능만 있을 뿐 실제 인자는 아니다.)

즉, 전위연산자는 T& operator++();

후위연산자는 T& operator++(int);

class Point { public: double x, y; Point (int x, int y): x(x), y(y) {} Point& operator++() { x += 1.0; y += 1.0; return *this; } Point& operator++(int) { Point temp = *this; ++(*this); return temp; } };

이때, 후위연산자 정의에 전위연산자를 사용하면, 증가연산자를 바꿔야 할 때, 전위연산자만 바꾸면 후위연산자도 같이 바뀌게 되므로 유지보수성을 좋게 할 수 있다.

3. 주의

::, . (멤버 변수/함수 접근), .*, ? 연산자는 오버로딩 할 수 없다.

=, (), [], -> 는 멤버 함수로만 구현할 수 있다.

참조

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/operators

https://stackoverflow.com/questions/4622330/operator-overloading-member-function-vs-non-member-function

http://lab.gamecodi.com/board/zboard.php?id=GAMECODILAB_Lecture_series&no=52