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C++ 運算符重載實戰：Stonewt 類別的六大關係運算符實現與應用

編輯：程式設計疑難解答

在 C++ 程式設計中，運算符重載是賦予自定義類別直觀操作能力的關鍵技術。本文將透過一個經典的 Stonewt（英石/磅）類別案例，詳細講解如何重載全部 6 個關係運算符（>、<、==、>=、<=、!=），並結合陣列操作演示如何尋找最大值、最小值以及統計符合條件的元素數量。

核心需求分析

題目要求設計一個 Stonewt 類別，內部以 stone（英石）和 pounds（磅）兩個成員變數儲存重量。需實現以下功能：

重載 6 個關係運算符，比較邏輯基於總重量（換算為磅），返回 bool 值。
宣告包含 6 個 Stonewt 物件的陣列，前 3 個在宣告時初始化，後 3 個透過迴圈讀取輸入初始化。
遍歷陣列，輸出最大元素、最小元素，以及重量大於或等於 11 英石的元素個數。

類別設計與運算符重載實現

Stonewt 類別提供三種建構函式：預設建構、單一 double 磅數建構、以及 int stone, double pounds 建構。核心邏輯在於將英石統一換算為磅進行比較（1 stone = 14 pounds）。

#include <iostream>
using namespace std;

class Stonewt {
private:
    int stone;
    double pounds;
public:
    Stonewt() : stone(0), pounds(0.0) {}
    Stonewt(double lbs) {
        stone = int(lbs) / 14;
        pounds = lbs - (int(lbs) / 14 * 14);
    }
    Stonewt(int stn, double lbs) {
        stone = stn + int(lbs) / 14;
        pounds = lbs - (int(lbs) / 14 * 14);
    }
    void show() const { cout << stone << "stn " << pounds << "lbs." << endl; }

    // 核心比較邏輯：先比 stone，相同則比 pounds
    bool operator>(const Stonewt &s) const {
        return (stone > s.stone) || (stone == s.stone && pounds > s.pounds);
    }
    bool operator<(const Stonewt &s) const {
        return (stone < s.stone) || (stone == s.stone && pounds < s.pounds);
    }
    bool operator==(const Stonewt &s) const {
        return stone == s.stone && pounds == s.pounds;
    }
    // 其餘運算符基於基礎運算符組合，避免邏輯重複
    bool operator>=(const Stonewt &s) const { return *this > s || *this == s; }
    bool operator<=(const Stonewt &s) const { return *this < s || *this == s; }
    bool operator!=(const Stonewt &s) const { return !(*this == s); }
};

主程式流程與陣列操作

main 函式展示了陣列的初始化、輸入處理、遍歷比較及結果輸出的完整流程。

int main() {
    // 前三個初始化，後三個透過賦值初始化
    Stonewt arr[6] = { Stonewt(28.5), Stonewt(50.1), Stonewt(1, 2.1) };
    arr[3] = Stonewt(1, 20.0);
    arr[4] = Stonewt(12, 0.4);
    arr[5] = Stonewt(12, 0.6);

    Stonewt max = arr[0], min = arr[0];
    int count_ge_11 = 0;
    Stonewt threshold(11, 0.0); // 11 英石門檻

    for (int i = 0; i < 6; ++i) {
        arr[i].show();
        if (arr[i] > max) max = arr[i];
        if (arr[i] < min) min = arr[i];
        if (arr[i] >= threshold) ++count_ge_11;
    }

    cout << "max "; max.show();
    cout << "min "; min.show();
    cout << ">= 11 stone: " << count_ge_11 << endl;
    return 0;
}

關鍵技術點總結

運算符重載原則：優先實現 ==、<、> 核心比較，其餘運算符（>=、<=、!=）透過組合核心運算符實現，確保邏輯一致性且減少代碼冗餘。
Const 正確性：所有運算符成員函式均標記為 const，參數採用 const 引用，保證不修改操作數，符合最佳實踐。
陣列初始化靈活性：C++ 允許陣列宣告時部分初始化，剩餘元素稍後賦值，適應動態輸入場景。
邊界條件處理：初始化 max、min 為首元素，避免空陣列或未初始化比較導致的未定義行為。