C++における単項演算子のオーバーロード方法を徹底解説

C++では、operatorキーワードを使って関数を宣言することで、クラスのインスタンスに適用した際の演算子の意味を独自に定義できます。これにより、1つの演算子に複数の意味を持たせることができ、これを「オーバーロード」と呼びます。コンパイラは、オペランドの型を調べることで、どの定義を適用すべきかを判断します。

単項演算子とは

単項演算子は、1つのオペランドに対してのみ作用する演算子です。代表的な単項演算子には以下のようなものがあります。

• インクリメント（++）およびデクリメント（--）演算子
• 単項マイナス（-）演算子
• 論理NOT（!）演算子

単項演算子は、それが呼び出されたオブジェクトそのものに対して動作します。通常は !obj、-obj、++obj のようにオブジェクトの左側（前置形式）に記述しますが、obj++ や obj-- のように後置形式（ポストフィックス）で使われる場合もあります。

「!」演算子をオーバーロードするサンプルコード

以下の例では、論理NOT（!）演算子を前置形式でオーバーロードし、距離クラスの各メンバ変数の符号を反転させる方法を示しています。

#include <iostream>
using namespace std;

class Distance {
   private:
   int feet; // 0 to infinite
   int inches; // 0 to 12

   public:
   // コンストラクタ
   Distance(int f, int i) {
      feet = f;
      inches = i;
   }

   // 距離を表示するメソッド
   void display() {
      cout << "F: " << feet << " I:" << inches <<endl;
   }

   // 「!」演算子のオーバーロード
   Distance operator!() {
      feet = -feet;
      inches = -inches;
      return Distance(feet, inches);
   }
};
int main() {
   Distance D1(3, 4), D2(-1, 10);

   !D1;
   D1.display();   // D1を表示

   !D2;            // 符号を反転
   D2.display();   // D2を表示

   return 0;
}

実行結果

このプログラムを実行すると、以下の出力が得られます。

F: -3 I:-4
F: 1 I:-10

ポイントまとめ

operator! のようにメンバ関数として単項演算子をオーバーロードする場合、引数は不要です。これは、演算対象となるオブジェクト自身（thisポインタが指すオブジェクト）が暗黙的に渡されるためです。上記の例では、! 演算子が適用されるたびに feet と inches の符号が反転され、反転後の値を持つ新しい Distance オブジェクトが返されます。