C++における単項演算子「+」のオーバーロード入門

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対して演算子が適用されたときの動作を定義できます。これにより、一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（多重定義）」と呼びます。コンパイラは、オペランド（被演算子）の型を調べることで、演算子のどの意味で解釈すべきかを判別します。

単項演算子とは

単項演算子は、単一のオペランドに対して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、呼び出し対象となるオブジェクトそのものに作用します。通常、これらの演算子は+obj、!obj、-obj、++objのようにオブジェクトの左側（前置き）に記述されますが、obj++やobj--のように後置きとして使われる場合もあります。

単項プラス（+）演算子のオーバーロード例

以下のサンプルコードは、前置き形式で使用する単項プラス（+）演算子をオーバーロードする方法を示したものです。この例では、Distanceクラスに対して+演算子を適用すると、インチの値が1つ増加し、11インチを超えた場合はフィートが繰り上がるように実装しています。

サンプルコード

#include <iostream>
using namespace std;

class Distance {
    private:
    int feet;          // フィート（0以上）
    int inches;        // インチ（0〜12）

    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;
    }

    // 単項プラス(+)演算子のオーバーロード
    Distance operator+() {
        if(inches == 11) {
            inches = 0;
            feet = feet + 1;
        } else {
            inches = inches + 1;
        }
        return Distance(feet, inches);
    }
};

int main() {
    Distance D1(3, 4), D2(1, 11);

    +D1;
    D1.display();

    +D2;
    D2.display();

    return 0;
}

実行結果

このプログラムを実行すると、次の出力が得られます。

F: 3 I:5
F: 2 I:0

D1(3, 4)に対して+演算子を適用すると、インチが4から5に増加します。一方、D2(1, 11)の場合は、インチが11だったため0に戻り、フィートが1から2へ繰り上がっていることがわかります。このように、単項演算子をオーバーロードすることで、クラス独自の自然な操作を実現できます。