C++中前置操作符和后置操作符的重载

Posted 2021-12-02 dishengandziyu

1，C 语言中讨论了原生含义，C++ 中有必要考虑前置、后置操作符能够重载，有何问题；

 

2，值得思考的问题：

    1，下面的代码有没有区别？为什么？

       1，i++  // i 的值作为返回值，i 自增 1；

       2，++i  // i 自增 1，i 的值作为返回值；

       3，没有使用返回值，由于编译器（不同的编译器都是一样的）的优化，在工程上面，这两行代码没有区别；

    2，真的有区别吗？编程实验：

       1，main.cpp 文件：

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 int main()
 7 {
 8     int i = 0;
 9 
10     i++;
11 
12     ++i;
13 
14     return 0;
15 }

　　2，底层对应代码：

 

     　　1，工程上除了使用的寄存器有差别之外，本质没有什么差别；

     　　2，这是由于编译器的优化，这里是单独存在的、并没有使用它们的返回值，这个时候编译器的优化就是将返回值抛弃，得到的汇编代码就是上述内容；

      

3，现代编译器中的自增特性：

    1，现代编译器产品会对代码进行优化；

    2，优化使得最终的二进制程序更加高效；

    3，优化后的二进制程序丢失了 C/C++ 的原生语义；

    4，不可能从编译后的二进制程序还原 C/C++ 程序；

   

4，思考：

    1，++ 操作符可以重载吗？如何区分前置 ++ 和后置 ++ ？

       1，可以，-- 操作符也可以；

   

5，++ 操作符重载：

    1，++ 操作符可以被重载：

       1，全局函数和成员函数局可以进行重载；

       2，重载前置 ++ 操作符不需要额外的参数；

       3，重载后置 ++ 操作符需要一个 int 类型的占位参数；

    2，++ 操作符的重载编程实验：

       1，main.cpp 文件：

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 class Test
 7 {
 8     int mValue;
 9 public:
10     Test(int i)
11     {
12         mValue = i;
13     }
14     
15     int value()
16     {
17         return mValue;
18     }
19     
20     Test& operator ++ ()  // ++ 后返回自身；
21     {
22         ++mValue;  // 先将当前操作数加 1；
23          
24         return *this;  // 加 1 后返回当前的操作数；
25     }
26     
27     /* 若这个操作符不实现，则编译器显示：error: no ‘operator++(int) declared for poatfix ‘++‘, try prefix operator instead */
28     /* C 语言中定义，如果是后置 ++，它先将当前操作数值保存在临时对象中；于是这里借助局部对象 ret 保存下来，之后返回 */
29     Test operator ++ (int)  // 占位参数为 int 类型；
30     {
31         Test ret(mValue);// ++ 之前的值先返回，当然这里先存储着返回值，之后再 ++；
32         
33         mValue++;  // 然后 ++
34         
35         return ret;
36     }
37 };
38 
39 int main()
40 {
41     Test t(0);
42     
43     t++;  
44     
45     ++t;
46     
47     return 0;
48 }

　　2，上述 main() 中的两行加加代码，因为调用函数不一样，所以有差异，并 且前置 ++ 效率更高，因为它的实现没有生成额外的对象，意味着不需要过  多的栈内存，不需要调用构造、析构函数；

      

6，真正的区别（本博文2 中的思考）：

    1，对于基础类型的变量：

       1，前置 ++ 的效率与后置 ++ 的效率基本相同；

           1，编译器会优化；

       2，根据项目组编码规范进行选择；

    2，对于类类型的对象：

       1，前置 ++ 的效率高于后置 ++；

       2，尽量使用前置 ++ 操作符提高程序效率；

      

7，复数类的进一步完善 class Complex 编程实验：

    1，Complex.h 文件： 

 1 #ifndef _COMPLEX_H_
 2 #define _COMPLEX_H_
 3 
 4 class Complex
 5 {
 6     double a;
 7     double b;
 8 public:
 9     Complex(double a = 0, double b = 0);
10     double getA();
11     double getB();
12     double getModulus();
13     
14     Complex operator + (const Complex& c);
15     Complex operator - (const Complex& c);
16     Complex operator * (const Complex& c);
17     Complex operator / (const Complex& c);
18     
19     bool operator == (const Complex& c);
20     bool operator != (const Complex& c);
21     
22     Complex& operator = (const Complex& c);
23     
24     /* 本博文重载了下面两个操作符 */
25     Complex& operator ++ ();
26     Complex operator ++ (int);
27 };

　2，Complex.cpp 文件：

  1 #include "Complex.h"
  2 #include "math.h"
  3 
  4 Complex::Complex(double a, double b)
  5 {
  6     this->a = a;
  7     this->b = b;
  8 }
  9 
 10 double Complex::getA()
 11 {
 12     return a;
 13 }
 14 
 15 double Complex::getB()
 16 {
 17     return b;
 18 }
 19 
 20 double Complex::getModulus()
 21 {
 22     return sqrt(a * a + b * b);
 23 }
 24 
 25 Complex Complex::operator + (const Complex& c)
 26 {
 27     double na = a + c.a;
 28     double nb = b + c.b;
 29     Complex ret(na, nb);
 30     
 31     return ret;
 32 }
 33 
 34 Complex Complex::operator - (const Complex& c)
 35 {
 36     double na = a - c.a;
 37     double nb = b - c.b;
 38     Complex ret(na, nb);
 39     
 40     return ret;
 41 }
 42 
 43 Complex Complex::operator * (const Complex& c)
 44 {
 45     double na = a * c.a - b * c.b;
 46     double nb = a * c.b + b * c.a;
 47     Complex ret(na, nb);
 48     
 49     return ret;
 50 }
 51 
 52 Complex Complex::operator / (const Complex& c)
 53 {
 54     double cm = c.a * c.a + c.b * c.b;
 55     double na = (a * c.a + b * c.b) / cm;
 56     double nb = (b * c.a - a * c.b) / cm;
 57     Complex ret(na, nb);
 58     
 59     return ret;
 60 }
 61     
 62 bool Complex::operator == (const Complex& c)
 63 {
 64     return (a == c.a) && (b == c.b);
 65 }
 66 
 67 bool Complex::operator != (const Complex& c)
 68 {
 69     return !(*this == c);
 70 }
 71     
 72 Complex& Complex::operator = (const Complex& c)
 73 {
 74     if( this != &c )
 75     {
 76         a = c.a;
 77         b = c.b;
 78     }
 79     
 80     return *this;
 81 }
 82 
 83 Complex& Complex::operator ++ ()
 84 {
 85     a = a + 1;
 86     b = b + 1;
 87     
 88     return *this;
 89 }
 90     
 91 Complex Complex::operator ++ (int)
 92 {
 93     Complex ret(a, b);
 94     
 95     a = a + 1;
 96     b = b + 1;
 97     
 98     return ret;
 99 }
100 
101 #endif

 

8，小结：

    1，编译优化使得最终的可执行程序更加高效；

    2，前置 ++ 操作符和后置 ++ 操作符都可以被重载；

    3，++ 操作符的重载必须符合其原生语义；

    4，对于基础类型，前置 ++ 与后置 ++ 的效率几乎相同；

    5，对于类类型，前置 ++ 的效率高于后置 ++；

       1，对于类类型，工程中尽量使用前置 ++；