Arithmetische Operatorüberladung

Teil des Abschnitts Objektorientierte Programmierung der C++-Journey von Coddy. Lektion 41 von 104.

Arithmetische Operatoren wie +, -, * und / werden häufig überladen, damit sich benutzerdefinierte Klassen wie integrierte numerische Typen verhalten. Diese Operatoren geben typischerweise ein neues Objekt zurück, anstatt die Operanden zu verändern.

Hier ist eine Fraction-Klasse mit arithmetischen Operatoren:

class Fraction {
    int numerator, denominator;
    
public:
    Fraction(int n, int d) : numerator(n), denominator(d) {}
    
    Fraction operator+(const Fraction& other) const {
        return Fraction(
            numerator * other.denominator + other.numerator * denominator,
            denominator * other.denominator
        );
    }
    
    Fraction operator*(const Fraction& other) const {
        return Fraction(numerator * other.numerator, 
                        denominator * other.denominator);
    }
};

Beachte, dass beide Operatoren als const markiert sind, da sie keinen der beiden Operanden ändern. Sie erstellen eine neue Fraction mit dem Ergebnis und geben sie zurück.

Bei zusammengesetzten Zuweisungsoperatoren wie += unterscheidet sich das Muster. Diese ändern den linken Operanden und geben eine Referenz darauf zurück:

Fraction& operator+=(const Fraction& other) {
    numerator = numerator * other.denominator + other.numerator * denominator;
    denominator = denominator * other.denominator;
    return *this;
}

Eine gängige Vorgehensweise besteht darin, den grundlegenden Operator mithilfe der zusammengesetzten Zuweisung zu implementieren und dadurch Code duplication zu reduzieren:

Fraction operator+(const Fraction& other) const {
    Fraction result = *this;    // Kopiere dieses Objekt
    result += other;            // Verwende zusammengesetzte Zuweisung
    return result;
}

Dieser Ansatz stellt sicher, dass beide Operatoren konsistent bleiben, und erleichtert die Wartung.

Aufgabe

Einfach

Erstelle eine Money-Klasse, die Währungsberechnungen mithilfe der Überladung arithmetischer Operatoren verarbeitet. Du implementierst mehrere arithmetische Operatoren, mit denen du mit Geldwerten genauso natürlich arbeiten kannst wie mit gewöhnlichen Zahlen.

Du erstellst zwei Dateien, um deinen Code zu organisieren:

Money.h: Definiere eine Money-Klasse, die einen amount in cents (als int) speichert, um Probleme mit der Genauigkeit von Gleitkommazahlen zu vermeiden. Deine Klasse sollte Folgendes unterstützen:
- Einen Konstruktor, der dollars und cents als separate Ganzzahlen entgegennimmt
- Einen Getter getDollars(), der den dollar-Anteil zurückgibt
- Einen Getter getCents(), der den cents-Anteil (0-99) zurückgibt
- Überladene Operatoren + und -, die ein neues Money-Objekt zurückgeben
- Überladene zusammengesetzte Zuweisungsoperatoren += und -=, die das aktuelle Objekt ändern und eine Referenz darauf zurückgeben
- Eine display()-Methode, die das Geld im Format $X.YY ausgibt (für cents immer zwei Ziffern)
Implementiere die grundlegenden Operatoren (+ und -) mithilfe der zusammengesetzten Zuweisungsoperatoren, um duplication zu reduzieren, wie in der Lektion gezeigt. Alle arithmetischen Operatoren sollten, wo angemessen, als const markiert werden.
main.cpp: Lies vier Ganzzahlen aus der Eingabe ein, die zwei Geldbeträge darstellen (dollars1, cents1, dollars2, cents2 in separaten Zeilen). Erstelle zwei Money-Objekte und demonstriere anschließend alle deine Operatoren:
- Gib "Amount 1: " aus, gefolgt vom first angezeigten amount
- Gib "Amount 2: " aus, gefolgt vom zweiten angezeigten amount
- Addiere die beiden amounts und gib "Sum: " aus, gefolgt vom Ergebnis
- Subtrahiere den zweiten amount vom first und gib "Difference: " aus, gefolgt vom Ergebnis
- Verwende +=, um den zweiten amount zum first zu addieren, und gib anschließend "After +=: " aus, gefolgt vom geänderten first amount

Verwende für die display()-Methode std::setw(2) und std::setfill('0') aus <iomanip>, damit cents immer mit zwei Ziffern angezeigt werden (z. B. $5.07 statt $5.7).

Wandle Eingabezeichenfolgen mithilfe von std::stoi() in Ganzzahlen um. Vergiss die Header-Guards in deiner Header-Datei nicht.

Probier es selbst

#include <iostream>
#include <string>
#include "Money.h"

using namespace std;

int main() {
    // Eingabe für zwei Geldbeträge lesen
    string line;
    
    getline(cin, line);
    int dollars1 = stoi(line);
    
    getline(cin, line);
    int cents1 = stoi(line);
    
    getline(cin, line);
    int dollars2 = stoi(line);
    
    getline(cin, line);
    int cents2 = stoi(line);
    
    // TODO: Erstelle zwei Money-Objekte mit den Eingabewerten
    
    // TODO: Gib "Amount 1: " gefolgt vom angezeigten ersten Betrag aus
    
    // TODO: Gib "Amount 2: " gefolgt vom angezeigten zweiten Betrag aus
    
    // TODO: Addiere die beiden Beträge und gib "Sum: " gefolgt vom Ergebnis aus
    
    // TODO: Subtrahiere den zweiten vom ersten und gib "Difference: " gefolgt vom Ergebnis aus
    
    // TODO: Verwende +=, um den zweiten Betrag zum ersten zu addieren, und gib dann "After +=: " gefolgt vom geänderten ersten Betrag aus
    
    return 0;
}