前置操作符和后置操作符（三十四）

Posted 2020-11-08

        我们之前在 C 语言中学习了前置 ++ 和后置 ++。应该知道 i++ 是将 i 的值作为返回值，i + 1；++i 是先 i+1，再返回 i 的值。那么它们真的有区别吗？我们来编程看看，在 VS 中进行反汇编，看看汇编代码是怎样处理的

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int i = 0;
    
    i++;
    
    ++i;
    
    return 0;
}

        我们看到在程序中仅仅是实现 i++ 和 ++i 的操作，看看反汇编，汇编的代码是怎样处理的

        我们看到它们两个的处理在汇编层面是一样的，并没有什么区别。那么这是怎么回事呢？现代的编译器已经在自动优化了，因为它看到我们只是进行 ++ 操作，并没有用到它的返回值。所以就自作主张的给优化了，其实这样优化后，二进制程序的效率更加高效了。但是优化后的二进制程序丢失了 C/C++ 的原生语义，因此我们不可能从编译后的二进制程序去还原 C/C++ 程序。

        那么 ++ 操作符可以重载吗？如果可以，那它如何区分前置 ++ 和后置 ++ 呢？在 C++ 中，++ 操作符是可以被重载的，全局函数和成员函数均可进行重载，重载前置 ++ 操作符不需要额外的参数，但在重载后置 ++ 操作符时需要一个 int 类型的占位参数。

        我们下来用程序来实现下 ++ 操作符的重载

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Test
{
    int mValue;
public:
    Test(int i)
    {
        mValue = i;
    }
    
    int value()
    {
        return mValue;
    }
    
    Test& operator ++ ()
    {
        ++mValue;
        
        return *this;
    }
    
    Test operator ++ (int)
    {
        Test ret(mValue);
        
        mValue++;
        
        return ret;
    }
};

int main()
{
    Test t1(0);
    Test t2(0);
    
    Test tt1 = t1++;
    
    cout << "tt1.value = " << tt1.value() << endl;    // 0
    cout << "t1.value = " << t1.value() << endl;      // 1
    
    Test tt2 = ++t2;
    
    cout << "tt2.value = " << tt2.value() << endl;    // 1
    cout << "t2.value = " << t2.value() << endl;      // 1
    
    return 0;
}

        我们看到后置 ++ 操作符有一个 int 类型的占位参数。在进行 tt1 = t1++ 后，tt1 的值应该为 0，而 t1 的值应该为 1 了。而 tt2 = ++t2，两个应该都为 1 了。我们看看编译结果

        我们看到结果和我们所分析的是一致的，也就是说我们的 ++ 操作符已经成功实现了。那么现在的 i++ 和 ++i 还有区别吗？肯定是有的！对于基础类型的变量：前置 ++ 的效率与后置 ++ 的效率基本相同，根据项目组的编码规范进行选择；而对于类类型的对象：前置 ++ 的效率高于后置 ++，尽量使用前置 ++ 操作符来提供程序的效率。因为后置的操作符需要在栈上生成对象，所以效率比较低。那么我们下来来进一步完善复数类

Complex.h 源码

#ifndef _COMPLEX_H_
#define _COMPLEX_H_

class Complex
{
    double a;
    double b;
public:
    Complex(double a = 0, double b = 0);
    double getA();
    double getB();
    double modulus(const Complex& c);
    
    Complex operator + (const Complex& c);
    Complex operator - (const Complex& c);
    Complex operator * (const Complex& c);
    Complex operator / (const Complex& c);
    
    bool operator == (const Complex& c);
    bool operator != (const Complex& c);
    
    Complex& operator = (const Complex& c);
    
    Complex& operator ++ ();
    Complex operator ++ (int);
};

#endif

Complex.cpp 源码

#include "Complex.h"
#include <math.h>

Complex::Complex(double a, double b)
{
    this->a = a;
    this->b = b;
}

double Complex::getA()
{
    return a;
}

double Complex::getB()
{
    return b;
}

double Complex::modulus(const Complex& c)
{
    return sqrt(a * a + b * b);
}

Complex Complex::operator + (const Complex& c)
{
    double na = a + c.a;
    double nb = b + c.b;
    Complex ret(na, nb);
    
    return ret;
}

Complex Complex::operator - (const Complex& c)
{
    double na = a - c.a;
    double nb = b - c.b;
    Complex ret(na, nb);
    
    return ret;
}

Complex Complex::operator * (const Complex& c)
{
    double na = a * c.a - b * c.b;
    double nb = a * c.b + b * c.a;
    Complex ret(na, nb);
    
    return ret;
}

Complex Complex::operator / (const Complex& c)
{
    double cm = c.a * c.a + c.b * c.b;
    double na = (a * c.a + b * c.b) / cm;
    double nb = (b * c.a - a * c.b) / cm;
    Complex ret(na, nb);
    
    return ret;
}

bool Complex::operator == (const Complex& c)
{
    return (a == c.a) && (b == c.b);
}

bool Complex::operator != (const Complex& c)
{
    return !(*this == c);
}

Complex& Complex::operator = (const Complex& c)
{
    if( this != &c )
    {
        a = c.a;
        b = c.b;
    }
    
    return *this;
}

Complex& Complex::operator ++ ()
{
    a += 1;
    b += 1;
    
    return *this;
}

Complex Complex::operator ++ (int)
{
    Complex ret(a, b);
    
    a += 1;
    b += 1;
    
    return ret;
}

Test.cpp 源码

#include <iostream>
#include <string>
#include "Complex.h"

using namespace std;

int main()
{
    Complex c1(0, 0);
    Complex c2(0, 0);
    
    Complex c3 = c1++;
    
    cout << "c3.a = " << c3.getA() <<", c3.b = " << c3.getB() << endl;
    cout << "c1.a = " << c1.getA() <<", c1.b = " << c1.getB() << endl;
    
    Complex c4 = ++c2;
    
    cout << "c4.a = " << c4.getA() <<", c4.b = " << c4.getB() << endl;
    cout << "c2.a = " << c2.getA() <<", c2.b = " << c2.getB() << endl;
    
    return 0;
}

        应该是 c3 的 a 和 b 都是 0，c1 的 a 和 b 都是 1；c4 的 a 和 b 都是 0，c2 的 a 和 b 都是 1。我们来编译下看看结果

        我们看到编译的结果和我们所分析的是一致的。通过对 ++ 操作符的学习，总结如下：1、编译器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、++ 操作符的重载必须要符合其原生语义；4、对于与基础类型，前置 ++ 与后置 ++ 的效率几乎相同，但对于类类型，前置 ++ 的效率高于后置 ++。

        欢迎大家一起来学习 C++ 语言，可以加我QQ：243343083。