先前回顾

在【C++进阶】 遵循TDD原则，实现平面向量类(Vec2D)中我们初步实现了Vec2D内容，现在做出一定的改进：

实现Vec2D的一半二元算数运算符重载
1、 + - (两个Vec2D对象运算以及1个Vec2D对象与一个double数运算)
2、*(点乘和数乘)
同时将之前涉及对象拷贝的函数用传引用的方式进行修改。
注意，若有对象拷贝则需要传引用，如果只是简单的值拷贝，则不需要传引用。

知识点

先看看我们一般是怎么调用二元运算符：
注意最后一个是个“错误”的写法，因为这个不属于成员函数的写法，z不是Vec2D类的对象。
但是常识告诉我们，这样写和d的写法应该是一样的。

Vec2D a{1,2}, b{3, 6}; double z {1.3};Vec2D c = a + b;  // a.operator+(b);  à Vec2D Vec2D::operator+(Vec2D);Vec2D d = a + z;  // a.operator+(z);  à Vec2D Vec2D::operator+(double);Vec2D e = z + b;  // z.operator+(b);  à Vec2D double::operator+(Vec2D);  错误！

下面是这几个重载函数的原型，注意最后一个是个友元函数，关于友元函数记不清的，请回顾：https://blog.csdn.net/qq_42604176/article/details/109537139

struct Vec2D {Vec2D operator +(Vec2D);                //成员函数Vec2D operator +(double);               //成员函数friend Vec2D operator +(double, Vec2D); //非成员(友元)函数};Vec2D operator +(double, Vec2D) { // Do something}

修改部分

1、首先完善h文件

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <cmath>
#include <exception>
class Vec2D
{
private:double x_;double y_;
public:Vec2D();Vec2D(double , double );~Vec2D();// 将向量转换为字符串表达形式std::string toString();// 向量加法Vec2D add(const Vec2D& secondVec2D);//与数值相加Vec2D add(double num);//加法函数的重载Vec2D operator +(const Vec2D& secondVec2D);Vec2D operator +(const double num);// 读取或修改向量元素double& at(const int index);// 向量减法Vec2D subtract(const Vec2D& secondVec2D);//与数值相减Vec2D subtract(const double num);//减法函数的重载Vec2D operator -(const Vec2D& secondVec2D);Vec2D operator -(const double num);// 向量点积double dot(const Vec2D&  secondVec2D);// 向量数乘Vec2D multiply(const double multiplier);//向量乘法的重载double operator *(const Vec2D& secondVec2D);Vec2D operator *(const double multiplier);//补充一个乘法友元函数friend Vec2D operator *(const double multiplier,Vec2D vec2d);// 向量求负值Vec2D negative();// 向量自增1Vec2D& increase();// 向量自减1Vec2D& decrease();// 求向量的范数(长度)double magnitude();// 求Vec2D与x+轴的夹角double direction();// 比较两个向量的长度。如果firstVec2D小于secondVec2D，返回-1，若大于则返回1，若相等则返回0int compareTo(Vec2D secondVec2D);
};

2、在cpp文件中补充函数的具体细节

#include "Vec2D.h"
Vec2D::Vec2D() {x_ = 0.0;y_ = 0.0;
}Vec2D::Vec2D(double x, double y) {x_ = x;y_ = y;
}Vec2D::~Vec2D() {}// 将向量转换为字符串表达形式
std::string Vec2D::toString()
{// TODO: 在此处添加实现代码.return std::string("(" + std::to_string(x_) + ", "+ std::to_string(y_) + ")");
}// 向量加法
Vec2D Vec2D::add(const Vec2D& secondVec2D)
{// TODO: 在此处添加实现代码.return Vec2D(x_ + secondVec2D.x_ , y_ + secondVec2D.y_);
}
//与数值相加
Vec2D Vec2D::add(double num)
{// TODO: 在此处添加实现代码.return Vec2D(this->x_ + num , this->y_ + num);
}//加法重载函数
Vec2D Vec2D::operator +(const Vec2D& secondVec2D)
{return this->add(secondVec2D);
}
Vec2D Vec2D::operator +(const double num)
{return this->add(num);
}// 向量减法
Vec2D Vec2D::subtract(const Vec2D& secondVec2D)
{// TODO: 在此处添加实现代码.return Vec2D(x_ - secondVec2D.x_ , y_ - secondVec2D.y_);
}
// 向量减数
Vec2D Vec2D::subtract(const double num)
{// TODO: 在此处添加实现代码.return Vec2D(this->x_ - num , this->y_ - num);
}//减法重载函数
Vec2D Vec2D::operator -(const Vec2D& secondVec2D)
{return this->subtract(secondVec2D);
}
Vec2D Vec2D::operator -(const double num)
{return this->subtract(num);
}// 向量点积
double Vec2D::dot(const Vec2D& secondVec2D)
{// TODO: 在此处添加实现代码.return (x_ * secondVec2D.x_ + y_ * secondVec2D.y_);
}// 向量数乘
Vec2D Vec2D::multiply(const double multiplier)
{// TODO: 在此处添加实现代码.return Vec2D(x_ * multiplier ,y_ * multiplier);
}//乘法重载函数
Vec2D Vec2D::operator *(const double num)
{return this->multiply(num);
}
double Vec2D::operator *(const Vec2D& secondVec2D)
{return this->dot(secondVec2D);
}
//乘法友元函数，不是Vec2D的成员函数
Vec2D operator *(const double multiplier,Vec2D vec2d)
{return vec2d.multiply(multiplier);
}// 向量求负值
Vec2D Vec2D::negative()
{// TODO: 在此处添加实现代码.return Vec2D( -x_ , -y_);
}// 向量自增1
Vec2D& Vec2D::increase()
{x_++;y_++;// TODO: 在此处添加实现代码.return (*this);
}// 向量自减1
Vec2D& Vec2D::decrease()
{x_--;y_--;// TODO: 在此处添加实现代码.return (*this);
}// 求向量的范数(长度)
double Vec2D::magnitude()
{// TODO: 在此处添加实现代码.return sqrt(x_ * x_ + y_ * y_);
}// 求Vec2D与x+轴的夹角
double Vec2D::direction()
{// TODO: 在此处添加实现代码.return atan(y_ / x_);
}// 比较两个向量的长度。如果firstVec2D小于secondVec2D，返回-1，若大于则返回1，若相等则返回0
int Vec2D::compareTo(Vec2D secondVec2D)
{// TODO: 在此处添加实现代码.double m1 = this->magnitude();double m2 = secondVec2D.magnitude();if(abs(m1 - m2) < 1e-10)return 0;elsereturn (m1 > m2 ? 1 : -1);
}// 读取或修改向量元素
double& Vec2D::at(const int index)
{if( 0 == index)return x_;else if(1 == index)return y_;//使用异常处理的方式，抛出异常，并且打印携带信息elsethrow std::out_of_range("at() only accept 1 or 2 as parameter");// TODO: 在此处添加实现代码.// TODO: 在此处插入 return 语句
}

3、运行测试函数

#include <iostream>
#include "Vec2D.h"
using std::cout;
using std::endl;int main()
{//创建向量对象Vec2D v1{ 3,5 }, v2{ 4,6 };//向量转为字符串cout << "v1 = " << v1.toString() << endl;cout << "v2 = " << v2.toString() << endl;//向量加法: 向量 + 向量 ，向量 + 数//Vec2D v3 = v1.add(v2);//Vec2D v4 = v3.add(10.0);//使用重载operator函数Vec2D v3 = v1 + v2;Vec2D v4 = v3 + 10.0;cout << "v3 = " << v3.toString() << endl;cout << "v4 = " << v4.toString() << endl;//向量减法，向量点积，向量数乘//Vec2D v5 = v2.subtract(v1);//double v6 = v2.dot(v1);					//两个向量的点积是一个数//Vec2D v7 = v3.multiply(2.1);//使用重载operator函数Vec2D v5 = v2 - v1;double v6 = v2 * v1;					//两个向量的点积是一个数Vec2D v7 = v3 * 2.1;cout << "v2 - v1 = " << v5.toString() << endl;cout << "v2 * v1 = " << v6 << endl;cout << "v3 * 2.1 = " << v7.toString() << endl;cout << "2.1 * v3 = " << (2.1 * v3).toString() << endl;		//这里使用的是友元函数//向量求负值Vec2D v8 = v2.negative();cout << "-v2 = " << v8.toString() << endl;//向量自增/自减cout << " ++v8 = " << v8.increase().toString() << endl;cout << " --v2 = " << v2.decrease().toString() << endl;//读取或者修改向量元素cout << "v1.x_ = " << v1.at(0) << endl;cout << "v1.y_ = " << v1.at(1) << endl;//向量的长度magnitude 和角度directioncout << "v1.magnitude = " << v1.magnitude() << endl;cout << "v1.direction = " << v1.direction() << endl;//比较两个向量cout << "v1 compare v2 :" << v1.compareTo(v2) << endl;return 0;
}

4、得到测试结果