c++重載運算符時返回值為類的對象或者返回對象的引用問題

更新時間：2022年11月25日 10:02:08 作者：Jegret

這篇文章主要介紹了c++重載運算符時返回值為類的對象或者返回對象的引用問題，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教

重載運算符時返回值為類的對象或者返回對象的引用

最終的目的是為了進行連續(xù)的運算

a = b + c + d; //不只是兩個對象相加，是為了兩個以上的對象的相加

以上面的代碼為例，假設a,b,c,d都是同一個類（classA）的不同對象，假如我重載這個類的加號時，返回值類型不是此類或者他的引用，如下

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

那么在我最上面的代碼中，b + c 的值就為空（或者其他類型），那么這個得出來的值就沒有辦法繼續(xù)和d來進行加法的運算，也沒有辦法賦值給a了，這也就無法實現(xiàn)我所期望的連續(xù)運算的目的。

所以，c++重載運算符時返回值為類的對象是為了實現(xiàn)連續(xù)的運算(大多數(shù)這種運算其實是賦值運算或者<< >>)

如果你以后要重載運算符，有什么連續(xù)運算的需要，就可以使用這種方法，不過最好也要遵守c++中一些語法的規(guī)定，不要重載出來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)要返回對象的引用，這其實是為了提高程序的運行效率，眾所周知，當一個函數(shù)返回一個值時，他并不是將你在此函數(shù)里面原有的你想要的那個值返回，而是將你想要的那個值，復制一下，然后把這個復制出來的值給返回，如下

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

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

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

所以，只要你不采用返回類的對象，而是返回類的對象的引用，就不會復制，也即不會調(diào)用類的復制構(gòu)造函數(shù)，也即提升了程序的效率

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

所以，當你重載的運算符需要連續(xù)的運算時，你可以返回他的類的對象。如果你想要減少不必要的開銷（復制構(gòu)造函數(shù)），提高程序效率，并且你返回的對象是需要作為左值的話，那么你可以返回他的引用

不過絕大部分返回對象或者他的引用實現(xiàn)連續(xù)運算，都是用在重載賦值運算符= 或者插入運算符<< 或者提取運算符>> 中的。

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

關于運算符重載中返回值的坑及解決

相信不少朋友在學習運算符重載的時候，都會被參數(shù)與返回值應該是左值引用，還是右值引用，還是const常量所困擾。當然我無法一一枚舉，這次先講一下返回值的坑 ~~(沒錯就是我親手寫的bug)~~

E0334 “Myclass” 沒有適當?shù)膹椭茦?gòu)造函數(shù)

其實這個問題的根源是，沒有定義常量參數(shù)類型的拷貝構(gòu)造函數(shù)所致

先來看看代碼

//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);			//復制構(gòu)造函數(shù)
	~Myclass(){}					//析構(gòu)函數(shù)
	Myclass operator+(Myclass& d);	//重載+運算符
	friend ostream& operator<<(ostream& os ,const Myclass& d);
									//重載<<運算符
};
//以下是定義
Myclass::Myclass(Myclass& c)
{
	a = c.a;
}
Myclass Myclass::operator+(Myclass& d)
{
	return Myclass(d.a+a);			//！！此處報錯
}
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;		//??！此處報錯
	std::cout << sum;
}

代碼在VS中，又出現(xiàn)了令人討厭的小紅線，沒有適當?shù)膹椭茦?gòu)造函數(shù)，這就有疑問了， 不是明明有個構(gòu)造函數(shù)Myclass(int b=0):a(b) {}嗎，參數(shù)是int很合適??？

于是，我們定義一個臨時變量temp，再將它返回，此時會隱式調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)而后返回一個副本后原來的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;
}

此時第一處報錯消失了，但是第二處報錯依然存在，而且仍為 “沒有適當?shù)膹椭茦?gòu)造函數(shù)”，這就說明了，我的入手方向應該是拷貝構(gòu)造函數(shù)

經(jīng)過博主的調(diào)試，得知是因為函數(shù)的返回值是一個純右值，為了驗證這個想法，使用了右值引用，來接收這個純右值（當然，右值引用更多的是用在移動構(gòu)造函數(shù)上，將將亡值“偷”出來）

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

果然，它不報錯了

但是考慮到實用性，總不能讓用戶今后做個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嗎，為什么用Myclass&& sum = a1 + a2;無法賦值呢？眾所周知，Myclass&& sum = a1 + a2;調(diào)用的是拷貝構(gòu)造函數(shù)，類不同于基本數(shù)據(jù)類型，它要通過程序員來

設置一系列的功能，我們沒有設置接受,Myclass類型的右值的功能，只定義了接受int類型的右值的功能，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;
}

此時就能運行了

E0349 沒有與這些操作數(shù)匹配的 “<<” 運算符

關于流運算符為什么要寫成$ostream& operator<<(ostream& os,const Myclass& d); 而非ostream& operator<<(ostream& os,Myclass& d);這個問題，網(wǎng)上絕大部分的回答都是輸出沒必要修改值。

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
}

不難發(fā)現(xiàn)，討厭的小紅線又出來了。

我們可以想象一下這個過程，a1.operator+(a2)，返回了個臨時變量，暫且假設它叫newguy，那么newguy為一個右值，又調(diào)用了函數(shù)os.<<(&d)，傳參為&d=newguy,現(xiàn)在問題來了，左值引用怎么能夠接受一個純右值呢？ 而我們定義的重載的流運算符接受的參數(shù)類型為左值，我們并沒有給出從左值到右值強制類型轉(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，將流運算符聲明為前者更好。

C3861 “function”: 找不到標識符

這個問題應該是非常常見的，不習慣將函數(shù)（或是類）先聲明后定義而又喜歡讓函數(shù)（或是類）相互調(diào)用，但是在類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，實則還是會報錯的，不過跟以上兩種不一樣的是，它是在linking的時候出錯，這是為什么呢？

原來友元函數(shù)并不屬于這個類的一部分，在類內(nèi)定義僅僅是為了告訴編譯器“這個函數(shù)是這個類的友元函數(shù)”，并沒有對這個函數(shù)本身進行聲明，因此，正確的做法應該是這樣的：

#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();
}