流重载 - C++

在 C++ 中，我们可以通过对流（istream 和 ostream 类型）进行重载来实现自定义的输入输出。

流重载的用途

流重载很常见的用途是实现自定义类型的输入输出。如果我们有一个自定义类型 MyClass，我们可以通过以下方式重载输入输出：

class MyClass {
public:
  // ...

  // 友元函数，重载流输入运算符
  friend std::istream& operator>>(std::istream& input, MyClass& obj) {
    // 从输入流 input 中读取 MyClass 的各个成员变量
    return input;
  }

  // 友元函数，重载流输出运算符
  friend std::ostream& operator<<(std::ostream& output, const MyClass& obj) {
    // 将 MyClass 的各个成员变量输出到输出流 output 中
    return output;
  }
};

通过这样的重载，我们就可以像使用普通类型一样使用 MyClass 类型的变量进行输入输出。例如：

MyClass obj;

// 输入 obj
std::cin >> obj;

// 输出 obj
std::cout << obj;

流重载的实现

实现自定义类型的输入输出的关键在于对输入输出运算符进行重载。输入运算符的重载函数应该接受两个参数：输入流对象和要读取数据的自定义类型的引用。输出运算符的重载函数应该接受两个参数：输出流对象和要输出的自定义类型的常引用。

在重载过程中，我们需要使用输入流对象的 >> 运算符和输出流对象的 << 运算符来分别读取和写入数据。

下面是一个简单的例子，以自定义类型 Point 为例，演示了如何实现输入输出运算符的重载：

#include <iostream>

class Point {
public:
  Point(int x = 0, int y = 0) : x_(x), y_(y) {}

  // 重载输入运算符
  friend std::istream& operator>>(std::istream& input, Point& point) {
    input >> point.x_ >> point.y_;
    return input;
  }

  // 重载输出运算符
  friend std::ostream& operator<<(std::ostream& output, const Point& point) {
    output << "(" << point.x_ << ", " << point.y_ << ")";
    return output;
  }

private:
  int x_;
  int y_;
};

int main() {
  Point p;
  std::cout << "请输入一个坐标（例如：1 2）：";
  std::cin >> p;
  std::cout << "输入的坐标为：" << p << std::endl;

  return 0;
}

在上述例子中，我们在 Point 类中重载了输入输出运算符。输入运算符重载函数将输入流对象中的数据读取到 Point 对象中的成员变量 x_ 和 y_ 中，输出运算符重载函数将 Point 对象中的成员变量值输出到输出流对象中。在 main 函数中，我们演示了如何使用重载后的输入输出运算符来读取和输出 Point 对象。

注意事项

需要注意的是，输入输出运算符的重载函数通常应该是类的友元函数，以便可以访问类的私有成员变量。

此外，需要谨慎处理输入流和输出流的状态。在输入运算符中，如果输入的格式不正确（例如输入了非数字字符串），则可能导致输入流的状态变为 failbit，此时如果不及时处理将会导致后续的输入操作无法正确执行。在输出运算符中，如果输出流已经发生错误（例如写入失败），则应该及时终止输出操作，以免继续输出造成错误。

参考资料

• 《C++ Primer》（第五版）
• C++ 输入输出流重载