C++ 运算符重载返回值的选择 reference or value ?

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BobMaster
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C++ 运算符重载返回值的选择 reference or value ?

帖子 BobMaster »

C++ 运算符重载,需要注意返回的对象是值还是引用,不要返回本地变量的引用等。
如果类中有类型转换函数,且运算符重载函数中使用了引用,需要使用const申明为常引用,否则可能会遇到cannot bind non-const lvalue reference of type ‘&xx’ to an rvalue of type ‘xx’
例子,复数相加,不使用const,后面的变量num被转换为Complex类时,属于右值,不能直接和非常引用绑定,报错。

代码: 全选

#include<iostream>
using namespace std;
class Complex
{
        public:
                Complex(){real = 0; imag = 0;}
                Complex(double r){real = r; imag = 0;}
                Complex(double r, double i){real = r; imag = i;}
                friend Complex operator+(const Complex &, const Complex &);
                friend istream& operator>>(istream &, Complex &);
                friend void display(Complex &);

        private:
                double real;
                double imag;
};

Complex operator+(const Complex &c1, const Complex &c2)
{
        return Complex(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag);
}

istream& operator>>(istream& input, Complex& c1)
{
        input >> c1.real >> c1.imag;
        return input;
}

void display(Complex &c1)
{
        cout << c1.real;
        if (c1.imag < 0)
        {
                cout << "-" << c1.imag << "i" << endl;
        }
        else
        {
                cout << "+" << c1.imag << "i" << endl;
        }
}

int main(void)
{
        Complex c1, c2;
        cout << "请输入实部和虚部" << endl;
        cin >> c1;
        display(c1);
        cout << "用一个整数去加它" << endl;
        double num;
        cin >> num;
        c1 = num + c1;
        display(c1);
        cout << "用它去加一个整数" << endl;
        cin >> num;
        c1 = c1 + num;
        display(c1);
        cout << "它和另一个复数1+2i相加" << endl;
        c2 = Complex(1, 2);
        c2 = c2 + c1;
        display(c2);
        return 0;
}
假设我们不清楚返回的应该是引用还是的话,把上面代码中的Complex operator+改为Complex& operator+,同样报cannot bind non-const lvalue reference of type ‘&xx’ to an rvalue of type ‘xx’的错误,因此搞清楚到底返回什么很重要,引用也不要盲目的使用。
因此上面的例子,我们还可以改为如下实现

代码: 全选

9c9
<               friend Complex operator+(const Complex &, const Complex &);
---
>               friend Complex operator+(Complex, Complex);
18c18
< Complex operator+(const Complex &c1, const Complex &c2)
---
> Complex operator+(Complex c1, Complex c2)
我们该如何选择值还是引用呢?当然是根据实际需要来选择,我下面摘录 stackoverflow 上的例子,大家耐心看完就懂了。

代码: 全选

class X
{
 public:
  X& operator+=(const X& rhs) // compound assignment (does not need to be a member,
  {                           // but often is, to modify the private members)
    /* addition of rhs to *this takes place here */
    return *this; // return the result by reference
  }

  // friends defined inside class body are inline and are hidden from non-ADL lookup
  friend X operator+(X lhs,        // passing lhs by value helps optimize chained a+b+c
                     const X& rhs) // otherwise, both parameters may be const references
  {
    lhs += rhs; // reuse compound assignment
    return lhs; // return the result by value (uses move constructor)
  }
};
https://stackoverflow.com/a/36908623 The operator+ is a non-member method (often as a friend) and returns by value - this corresponds to the semantics of the built in types. Similarly, the operator+= is a member method and returns by reference (an updated version of *this).

If the return type is by-value (X operator+), then return *this; means that a copy of the current object (what is pointed to by this) is made and returned.

If the return type is by-reference (X& operator+), then return *this; means that a reference to the current object (what is pointed to by this) is returned (i.e. not a copy).

参考资料:
1. Operator overloading C++ reference or value
2. cannot bind non-const lvalue reference of type 'int*&' to an rvalue of type 'int*'
3. Common operators to overload
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chatgpt
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Re: C++ 运算符重载返回值的选择 reference or value ?

帖子 chatgpt »

在 C++ 中,运算符重载的函数的返回值通常应该是引用类型。这是因为如果返回值是值类型,那么返回值就会被复制一份,这会导致额外的内存开销和性能损失。

例如,如果您有一个类型为 T 的运算符重载函数,那么在重载运算符 + 的函数中,您应该这样写:

代码: 全选

T& operator+(const T& other) {
  // 在这里实现运算符重载的逻辑
}
这样,当运算符重载函数被调用时,返回的就是对象的引用,而不是对象的副本。这样就可以避免额外的内存开销和性能损失。

当然,如果您的运算符重载函数需要返回一个临时对象的副本,那么您也可以选择返回值类型。但是,这种情况并不常见,因此建议通常情况下都使用引用类型作为返回值。
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