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c++重載運(yùn)算符時(shí)返回值為類(lèi)的對(duì)象或者返回對(duì)象的引用問(wèn)題

更新時(shí)間：2022年11月25日 10:02:08 作者：Jegret

這篇文章主要介紹了c++重載運(yùn)算符時(shí)返回值為類(lèi)的對(duì)象或者返回對(duì)象的引用問(wèn)題，具有很好的參考價(jià)值，希望對(duì)大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教

重載運(yùn)算符時(shí)返回值為類(lèi)的對(duì)象或者返回對(duì)象的引用

最終的目的是為了進(jìn)行連續(xù)的運(yùn)算

a = b + c + d; //不只是兩個(gè)對(duì)象相加，是為了兩個(gè)以上的對(duì)象的相加

以上面的代碼為例，假設(shè)a,b,c,d都是同一個(gè)類(lèi)（classA）的不同對(duì)象，假如我重載這個(gè)類(lèi)的加號(hào)時(shí)，返回值類(lèi)型不是此類(lèi)或者他的引用，如下

void operator+(classA &a, classA &b)
{
?? ?//加法運(yùn)算
}

那么在我最上面的代碼中，b + c 的值就為空（或者其他類(lèi)型），那么這個(gè)得出來(lái)的值就沒(méi)有辦法繼續(xù)和d來(lái)進(jìn)行加法的運(yùn)算，也沒(méi)有辦法賦值給a了，這也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)我所期望的連續(xù)運(yùn)算的目的。

所以，c++重載運(yùn)算符時(shí)返回值為類(lèi)的對(duì)象是為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)的運(yùn)算(大多數(shù)這種運(yùn)算其實(shí)是賦值運(yùn)算或者<< >>)

如果你以后要重載運(yùn)算符，有什么連續(xù)運(yùn)算的需要，就可以使用這種方法，不過(guò)最好也要遵守c++中一些語(yǔ)法的規(guī)定，不要重載出來(lái)的東西讓人摸不著頭腦

那么，現(xiàn)在講為什么有一些函數(shù)要返回對(duì)象的引用，這其實(shí)是為了提高程序的運(yùn)行效率，眾所周知，當(dāng)一個(gè)函數(shù)返回一個(gè)值時(shí)，他并不是將你在此函數(shù)里面原有的你想要的那個(gè)值返回，而是將你想要的那個(gè)值，復(fù)制一下，然后把這個(gè)復(fù)制出來(lái)的值給返回，如下

classA operator+(classA &a, classA &b)
{
?? ?classA temp;
?? ?//加法運(yùn)算
?? ?return temp;
}

代碼最終返回的并不是你在函數(shù)里定義的那個(gè)temp，而是將temp復(fù)制了一份，將復(fù)制的那份返回了，函數(shù)里定義的那個(gè)temp在函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后就釋放了。

同理，就算你沒(méi)有在函數(shù)里面新建東西，而是直接返回通過(guò)a和b運(yùn)算出來(lái)的一些東西（或者你直接返回*this），他也要復(fù)制一下。

所以，只要你不采用返回類(lèi)的對(duì)象，而是返回類(lèi)的對(duì)象的引用，就不會(huì)復(fù)制，也即不會(huì)調(diào)用類(lèi)的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，也即提升了程序的效率

classA & operator+(classA &a, classA &b)
{
?? ?//加法運(yùn)算
?? ?//a.time = a.time + b.time; //假設(shè)time是此類(lèi)的一個(gè)屬性
?? ?//return a;
?? ?//加法只有這樣可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的運(yùn)算，有些雞肋，但是=，<<，>>,就很好用了
}

所以，當(dāng)你重載的運(yùn)算符需要連續(xù)的運(yùn)算時(shí)，你可以返回他的類(lèi)的對(duì)象。如果你想要減少不必要的開(kāi)銷(xiāo)（復(fù)制構(gòu)造函數(shù)），提高程序效率，并且你返回的對(duì)象是需要作為左值的話(huà)，那么你可以返回他的引用

不過(guò)絕大部分返回對(duì)象或者他的引用實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)算，都是用在重載賦值運(yùn)算符= 或者插入運(yùn)算符<< 或者提取運(yùn)算符>> 中的。

那里面比較好用，其他的如加法那些，連續(xù)運(yùn)算就很雞肋，也比較難實(shí)現(xiàn)，但是返回引用可以提升效率卻是真真的好啊

關(guān)于運(yùn)算符重載中返回值的坑及解決

相信不少朋友在學(xué)習(xí)運(yùn)算符重載的時(shí)候，都會(huì)被參數(shù)與返回值應(yīng)該是左值引用，還是右值引用，還是const常量所困擾。當(dāng)然我無(wú)法一一枚舉，這次先講一下返回值的坑 ~~(沒(méi)錯(cuò)就是我親手寫(xiě)的bug)~~

E0334 “Myclass” 沒(méi)有適當(dāng)?shù)膹?fù)制構(gòu)造函數(shù)

其實(shí)這個(gè)問(wèn)題的根源是，沒(méi)有定義常量參數(shù)類(lèi)型的拷貝構(gòu)造函數(shù)所致

先來(lái)看看代碼

//頭文件head.h
class Myclass
{
private:
	int a;
public:
	Myclass(int b=0):a(b) {}		//構(gòu)造函數(shù)
	Myclass(Myclass& c);			//復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
	~Myclass(){}					//析構(gòu)函數(shù)
	Myclass operator+(Myclass& d);	//重載+運(yùn)算符
	friend ostream& operator<<(ostream& os ,const Myclass& d);
									//重載<<運(yùn)算符
};
//以下是定義
Myclass::Myclass(Myclass& c)
{
	a = c.a;
}
Myclass Myclass::operator+(Myclass& d)
{
	return Myclass(d.a+a);			//?。〈颂巿?bào)錯(cuò)
}
ostream& operator<<(ostream& os,const Myclass& d)
{
	os << d.a << std::endl;
	return os;
}
//main.cpp
#include"head.h"
int main()
{
	Myclass a1(5);
	Myclass a2(12);
	Myclass sum = a1 + a2;		//??！此處報(bào)錯(cuò)
	std::cout << sum;
}

代碼在VS中，又出現(xiàn)了令人討厭的小紅線(xiàn)，沒(méi)有適當(dāng)?shù)膹?fù)制構(gòu)造函數(shù)，這就有疑問(wèn)了， 不是明明有個(gè)構(gòu)造函數(shù)Myclass(int b=0):a(b) {}嗎，參數(shù)是int很合適啊？

于是，我們定義一個(gè)臨時(shí)變量temp，再將它返回，此時(shí)會(huì)隱式調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)而后返回一個(gè)副本后原來(lái)的temp就die了，因此返回值不可以是引用。

下面是代碼

Myclass Myclass::operator+(Myclass& d)
{
	Myclass temp(d.a + a);
	return temp;
}

此時(shí)第一處報(bào)錯(cuò)消失了，但是第二處報(bào)錯(cuò)依然存在，而且仍為 “沒(méi)有適當(dāng)?shù)膹?fù)制構(gòu)造函數(shù)”，這就說(shuō)明了，我的入手方向應(yīng)該是拷貝構(gòu)造函數(shù)

經(jīng)過(guò)博主的調(diào)試，得知是因?yàn)?strong>函數(shù)的返回值是一個(gè)純右值，為了驗(yàn)證這個(gè)想法，使用了右值引用，來(lái)接收這個(gè)純右值（當(dāng)然，右值引用更多的是用在移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)上，將將亡值“偷”出來(lái)）

#include"head.h"
int main()
{
	Myclass a1(5);
	Myclass a2(12);
	Myclass&& sum = a1 + a2;
}

果然，它不報(bào)錯(cuò)了

但是考慮到實(shí)用性，總不能讓用戶(hù)今后做個(gè)加法都要用右值引用接收吧，因此，我們要從源頭解決，即重載拷貝構(gòu)造函數(shù)。

值得思考的是，右值不就是被賦值的那個(gè)嗎，為什么用Myclass&& sum = a1 + a2;無(wú)法賦值呢？眾所周知，Myclass&& sum = a1 + a2;調(diào)用的是拷貝構(gòu)造函數(shù)，類(lèi)不同于基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，它要通過(guò)程序員來(lái)

設(shè)置一系列的功能，我們沒(méi)有設(shè)置接受,Myclass類(lèi)型的右值的功能，只定義了接受int類(lèi)型的右值的功能，這自然是不行的了。

因此，重載拷貝構(gòu)造函數(shù)

Myclass::Myclass(const Myclass& c)
{
	a = c.a;
}

此時(shí)就能運(yùn)行了

E0349 沒(méi)有與這些操作數(shù)匹配的 “<<” 運(yùn)算符

關(guān)于流運(yùn)算符為什么要寫(xiě)成$ostream& operator<<(ostream& os,const Myclass& d); 而非ostream& operator<<(ostream& os,Myclass& d);這個(gè)問(wèn)題，網(wǎng)上絕大部分的回答都是輸出沒(méi)必要修改值。

那么我們先定義后者

#head.h
#pragma once
#include<iostream>
using std::ostream;
class Myclass
{
private:
	int a;
public:
	Myclass(int b=0):a(b) {}
	Myclass(Myclass& c);
	Myclass(const Myclass& c);
	~Myclass(){}
	Myclass operator+(Myclass& d);
	friend ostream& operator<<(ostream& os ,Myclass& d);
};
Myclass::Myclass(const Myclass& c)
{
	a = c.a;
}
Myclass::Myclass(Myclass& c)
{
	a = c.a;
}
Myclass Myclass::operator+(Myclass& d)
{
	Myclass temp(d.a + a);
	return temp;
}
ostream& operator<<(ostream& os,Myclass& d)
{
	os << d.a << std::endl;
	return os;
}
#main.cpp
#include"head.h"
int main()
{
	Myclass a1(5);
	Myclass a2(12);
	Myclass&& sum = a1 + a2;		
	std::cout << a1 + a2;				//此處有討厭小紅線(xiàn)
}

不難發(fā)現(xiàn)，討厭的小紅線(xiàn)又出來(lái)了。

我們可以想象一下這個(gè)過(guò)程，a1.operator+(a2)，返回了個(gè)臨時(shí)變量，暫且假設(shè)它叫newguy，那么newguy為一個(gè)右值，又調(diào)用了函數(shù)os.<<(&d)，傳參為&d=newguy,現(xiàn)在問(wèn)題來(lái)了，左值引用怎么能夠接受一個(gè)純右值呢？ 而我們定義的重載的流運(yùn)算符接受的參數(shù)類(lèi)型為左值，我們并沒(méi)有給出從左值到右值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換的函數(shù)，但是在上一部分，我們給出了從右值到左值的拷貝構(gòu)造函數(shù)，因此，將流運(yùn)算符聲明為前者更好。

C3861 “function”: 找不到標(biāo)識(shí)符

這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該是非常常見(jiàn)的，不習(xí)慣將函數(shù)（或是類(lèi)）先聲明后定義而又喜歡讓函數(shù)（或是類(lèi)）相互調(diào)用，但是在類(lèi)模板它比以上兩種更為隱蔽。

#include<iostream>
class A
{
	friend void show();			//“聲明”函數(shù)
	friend void show1();		//“聲明”函數(shù)
}; 
void show()						//定義
{
	show1();
}
void show1(){}					//定義
int main()
{
	A a;
	show();						//調(diào)用
	show1();					//調(diào)用
}

以上流程看似聲明->定義->調(diào)用非常完美，實(shí)則還是會(huì)報(bào)錯(cuò)的，不過(guò)跟以上兩種不一樣的是，它是在linking的時(shí)候出錯(cuò)，這是為什么呢？

原來(lái)友元函數(shù)并不屬于這個(gè)類(lèi)的一部分，在類(lèi)內(nèi)定義僅僅是為了告訴編譯器“這個(gè)函數(shù)是這個(gè)類(lèi)的友元函數(shù)”，并沒(méi)有對(duì)這個(gè)函數(shù)本身進(jìn)行聲明，因此，正確的做法應(yīng)該是這樣的：

#include<iostream>
void show();
void show1();
class A
{
	friend void show();
	friend void show1();
}; 
void show()
{
	show1();
}
void show1(){}
int main()
{
	A a;
	show();
	show1();
}