C++的流插入运算符“<<”和流提取运算符“>>”是C++在类库中提供的，所有C++编译系统都在类库中提供输入流类istream和输出流类ostream。cin和cout分别是istream类和ostream类的对象。在类库提供的头文件中已经对“<<”和“>>”进行了重载，使之作为流插入运算符和流提取运算符，能用来输出和输入C++标准类型的数据。因此，凡是用“cout<<”和“cin>>”对标准类型数据进行输入输出的，都要用#include 把头文件包含到本程序文件中。
用户自己定义的类型的数据，是不能直接用“<<”和“>>”来输出和输入的。如果想用它们输出和输入自己声明的类型的数据，必须对它们重载。
对“<<”和“>>”重载的函数形式如下：
istream & operator >> (istream &, 自定义类 &); ostream & operator << (ostream &, 自定义类 &);</div>
即重载运算符“>>”的函数的第一个参数和函数的类型都必须是istream&类型，第二个参数是要进行输入操作的类。重载“<<”的函数的第一个参数和函数的类型都必须是ostream&类型，第二个参数是要进行输出操作的类。因此，只能将重载“>>”和“<<”的函数作为友元函数或普通的函数，而不能将它们定义为成员函数。
重载流插入运算符“<<”
在程序中，人们希望能用插入运算符“<<”来输出用户自己声明的类的对象的信息，这就需要重载流插入运算符“<<”。
[例] 用重载的“<<”输出复数。
#include <iostream>
using namespace std;
class Complex
{
public:
Complex( ){real=0;imag=0;}
Complex(double r,double i){real=r;imag=i;}
Complex operator + (Complex &c2); //运算符“+”重载为成员函数
friend ostream& operator << (ostream&,Complex&); //运算符“<<”重载为友元函数
private:
double real;
double imag;
};
Complex Complex::operator + (Complex &c2)//定义运算符“+”重载函数
{
return Complex(real+c2.real,imag+c2.imag);
}
ostream& operator << (ostream& output,Complex& c) //定义运算符“<<”重载函数
{
output<<"("<<c.real<<"+"<<c.imag<<"i)"<<endl;
return output;
}
int main( )
{
Complex c1(2,4),c2(6,10),c3;
c3=c1+c2;
cout<<c3;
return 0;
}
</div>
注意，在Visual C++ 6.0环境下运行时，需将第一行改为#include <iostream.h>，并删去第2行，否则编译不能通过。运行结果为：
(8+14i)</div>
可以看到在对运算符“<<”重载后，在程序中用“<<”不仅能输出标准类型数据，而且可以输出用户自己定义的类对象。用“cout<<c3”即能以复数形式输出复数对象c3的值。形式直观，可读性好，易于使用。
下面对怎样实现运算符重载作一些说明。程序中重载了运算符“<<”，运算符重载函数中的形参output是ostream类对象的引用，形参名output是用户任意起的。分析main函数最后第二行：
cout<<c3;</div>
运算符“<<”的左面是cout，前面已提到cout是ostream类对象。“<<”的右面是c3，它是Complex类对象。由于已将运算符“<<”的重载函数声明为Complex类的友元函数，编译系统把“cout<<c3”解释为
operator<<(cout, c3)</div>
即以cout和c3作为实参，调用下面的operator<<函数：
ostream& operator<<(ostream& output,Complex& c)
{
output<<"("<<c.real<<"+"<<c.imag<<"i)"<<endl;
return output;
}
</div>
调用函数时，形参output成为cout的引用，形参c成为c3的引用。因此调用函数的过程相当于执行：
cout<<″(″<<c3.real<<″+″<<c3.imag<<″i)″<<endl; return cout;</div>
请注意，上一行中的“<<”是C++预定义的流插入符，因为它右侧的操作数是字符串常量和double类型数据。执行cout语句输出复数形式的信息。然后执行return语句。
请思考，return output的作用是什么？回答是能连续向输出流插入信息。output是ostream类的对象，它是实参cout的引用，也就是cout通过传送地址给output，使它们二者共享同一段存储单元，或者说output是cout的别名。因此，return output就是return cout，将输出流cout的现状返回，即保留输出流的现状。
请问返回到哪里？刚才是在执行
cout<<c3;</div>
在已知cout<<c3的返回值是cout的当前值。如果有以下输出：
cout<<c3<<c2;</div>
先处理
cout<<c3</div>
即
(cout<<c3)<<c2;</div>
而执行(cout<<c3)得到的结果就是具有新内容的流对象cout，因此，(cout<<c3)<<c2相当于cout(新值)<<c2。运算符“<<”左侧是ostream类对象cout，右侧是Complex类对象c2，则再次调用运算符“<<”重载函数，接着向输出流插入c2的数据。现在可以理解了为什么C++规定运算符“<<”重载函数的第一个参数和函数的类型都必须是ostream类型的引用，就是为了返回cout的当前值以便连续输出。
请读者注意区分什么情况下的“<<”是标准类型数据的流插入符，什么情况下的“<<”是重载的流插入符。如
cout<<c3<<5<<endl;</div>
有下划线的是调用重载的流插入符，后面两个“<<”不是重载的流插入符，因为它的右侧不是Complex类对象而是标准类型的数据，是用预定义的流插入符处理的。
还有一点要说明，在本程序中，在Complex类中定义了运算符“<<”重载函数为友元函数，因此只有在输出Complex类对象时才能使用重载的运算符，对其他类型的对象是无效的。如
cout<<time1; //time1是Time类对象，不能使用用于Complex类的重载运算符</div>
重载流提取运算符“>>”
C++预定义的运算符“>>”的作用是从一个输入流中提取数据，如“cin>>i;”表示从输入流中提取一个整数赋给变量i(假设已定义i为int型)。重载流提取运算符的目的是希望将“>>”用于输入自定义类型的对象的信息。
[例] 在上例的基础上，增加重载流提取运算符“>>”，用“cin>>”输入复数，用“cout<<”输出复数。
#include <iostream>
using namespace std;
class Complex
{
public:
friend ostream& operator << (ostream&,Complex&); //声明重载运算符“<<”
friend istream& operator >> (istream&,Complex&); //声明重载运算符“>>”
private:
double real;
double imag;
};
ostream& operator << (ostream& output,Complex& c) //定义重载运算符“<<”
{
output<<"("<<c.real<<"+"<<c.imag<<"i)";
return output;
}
istream& operator >> (istream& input,Complex& c) //定义重载运算符“>>”
{
cout<<"input real part and imaginary part of complex number:";
input>>c.real>>c.imag;
return input;
}
int main( )
{
Complex c1,c2;
cin>>c1>>c2;
cout<<"c1="<<c1<<endl;
cout<<"c2="<<c2<<endl;
return 0;
}
</div>
运行情况如下：
input real part and imaginary part of complex number:3 6↙ input real part and imaginary part of complex number:4 10↙ c1=(3+6i) c2=(4+10i)</div>
以上运行结果无疑是正确的，但并不完善。在输入复数的虚部为正值时，输出的结果是没有问题的，但是虚部如果是负数，就不理想，请观察输出结果。
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