c++中有些重载运算符为什么要返回引用

c++中有些重载运算符为什么要返回引用

　　事实上，我们的重载运算符返回void、返回对象本身、返回对象引用都是可以的，并不是说一定要返回一个引用，只不过在不同的情况下需要不同的返回值。

那么什么情况下要返回对象的引用呢？

原因有两个：

• 　　允许进行连续赋值
•       防止返回对象（返回对象也可以进行连续赋值）的时候调用拷贝构造函数和析构函数导致不必要的开销，降低赋值运算符等的效率。

　　

　　对于第二点原因：如果用”值传递“的方式，虽然功能任然正确，但由于return语句要把*this拷贝到保存返回值的外部存储单元之中，增加了不必要的开销，会降低赋值函数的效率。

 

　　场景：

　　需要返回对象引用或者返回对象（效率没有返回引用高），需要实现连续赋值，使重载的运算符更符合C++本身的运算符语意，如连续赋值 = += -= *= 、=，<<输出流

　　关于赋值 =，我们知道赋值=有连续等于的特性

int x,y,z;2 x=y=z=15;

　　同样有趣的是，赋值采用的是右结合律，所以上述连锁赋值被解析为：

x=(y=(z=15));//赋值连锁形式

　　这里15先被赋值给z，然后其结果（更新后的z）再被赋值给y，然后其结果（更新后的y）再被赋值给x。

　　为了实现”连锁赋值“，赋值操作符号必须返回一个reference(引用)指向操作符号的左侧实参（而事实上重载运算符的左侧实参就是调用对象本身，比如= += -=等），这是你为classes实现赋值操作符时应该遵循的协议：这个协议不仅仅适用于以上的标准赋值形式，也适用于所有赋值运算。

class Widght{ 2     public: 3       ..... 4     Widget& operator=(cosnt Widget& rhs) 5     { 6        ... 7        return* this; 8     }   9     Widget& operator+=(cosnt Widget& rhs)10     {11        ...12        return* this;13     }  14     15     Widget& operator-=(cosnt Widget& rhs)16     {17        ...18        return* this;19     }  20     21     Widget& operator*=(cosnt Widget& rhs)22     {23        ...24        return* this;25     }  26     27     Widget& operator/=(cosnt Widget& rhs)28     {29        ...30        return* this;31     }  32     ...33  };

　　注意，这只是个协议，并无强制性，如果不遵循它，代码一样可以通过编译，然而这份协议被所有内置类型和标准程序库提供的类型入string，vector，complex，trl：shared_ptr或者即将提供的类型共同遵守。因此除非你有一个标新立异的好理由，不然还是随众吧。

 

　　下面看一个赋值运算符重载的例子：

　　1、首先是返回对象的情况：

#include <iostream> 2 using namespace std; 3 class String 4 { 5 private: 6     char *str; 7     int len; 8 public: 9     String(const char* s);//构造函数声明10     String operator=(const String& another);//运算符重载，此时返回的是对象11     void show()12     {13         cout << "value = " << str << endl;14     }15 16     /*copy construct*/17     String(const String& other)18     {19         len = other.len;20         str = new char[len + 1];21         strcpy(str, other.str);22         cout << "copy construct" << endl;23     }24 25     ~String()26     {27         delete[] str;28         cout << "deconstruct" << endl;29     }30 };31 32 String::String(const char* s)//构造函数定义33 {34     len = strlen(s);35     str = new char[len + 1];36     strcpy(str, s);37 }38 39 String String::operator=(const String &other)//运算符重载40 {41     if (this == &other)42         return *this;43 //        return;44     delete[] str;45     len = other.len;46     str = new char[len + 1];47     strcpy(str, other.str);48     return *this;49 //    return;50 }51 52 int main()53 {54     String str1("abc");55     String str2("123");56     String str3("456");57     str1.show();58     str2.show();59     str3.show();60     str3 = str1 = str2;//str3.operator=(str1.operator=str2)    61     str3.show();62     str1.show();63     return 0;64 }

　　运行结果：

　　

 

　　2、下面是返回引用的情况（String& operator+(const String& str)）,直接贴运行结果：

　　

　　

　　当运算符重载返回的是对象时，会在赋值运算过程的返回途中调用两次拷贝构造函数和析构函数（因为return的是个新的对象）

　　如果采用String& operator+(const String& str)这样就不会有多余的调用（因为这里直接return一个已经存在的对象的引用）

　　上面的栗子也说明一点：析构函数的调用是在变量作用域结束的时候（以及程序运行结束的时候）

　　如果采用return对象，那么第二次赋值运算调用的情况就是：

　　将一个新的String对象传递到operator+()的参数中去 相当于 

const String&str = returnStringObj;

　　如果采用return对象引用，那么第二次赋值运算的情况就是：

　　将一个已经存在的String对象（其实就是str1）的引用传递给operator+()的参数中去

const String&str = returnReference; //(String& returnReference = str1;)

　　+=等运算符也是同样的考虑，比如

int main() 2 { 3     String str1("abc"); 4     String str2("123"); 5     String str3("456"); 6     str1.show(); 7     str2.show(); 8     str3.show(); 9     str3 = str1 = str2;//str3.operator=(str1.operator=str2)    10     str3.show();11     str1.show();12 13     int num = 10;14     num += (num += 100);15     cout << num << endl;16     return 0;17 }

　　

　　如果要这样使用+=或其它上面举出的运算符，则这些运算符的返回值一定要是一个对象或者引用才行，不然就会出现错误（参数类型不符合）。什么意思呢，下面举个栗子。

　　我现在让运算符重载返回的类型为空，单个赋值，不使用连续赋值：

#include <iostream> 2 using namespace std; 3 class String 4 { 5 private: 6     char *str; 7     int len; 8 public: 9     String(const char* s);//构造函数声明10     void operator=(const String& another);//运算符重载，此时返回为空11     void show()12     {13         cout << "value = " << str << endl;14     }15 16     /*copy construct*/17     String(const String& other)18     {19         len = other.len;20         str = new char[len + 1];21         strcpy(str, other.str);22         cout << "copy construct" << endl;23     }24 25     ~String()26     {27         delete[] str;28         cout << "deconstruct" << endl;29     }30 };31 32 String::String(const char* s)33 {34     len = strlen(s);35     str = new char[len + 1];36     strcpy(str, s);37 }38 39 void String::operator=(const String &other)40 {41     if (this == &other)42 //        return *this;43         return;44     delete[] str;45     len = other.len;46     str = new char[len + 1];47     strcpy(str, other.str);48 //    return *this;49     return;50 }51 52 int main()53 {54     String str1("abc");55     String str2("123");56     String str3("456");57     str1.show();58     str2.show();59     str3.show();60     str3 = str1;//这样OK61     str3.show();62     str1.show();63     return 0;64 }

　　运行结果：

 　　

　　但当我把主函数中str1,str2,str3改为连续赋值时：

int main() 2 { 3     String str1("abc"); 4     String str2("123"); 5     String str3("456"); 6     str1.show(); 7     str2.show(); 8     str3.show(); 9     str3 = str1=str2;//这样不OK10     str3.show();11     str1.show();12     return 0;13 }

　　出错：

　　

　　所以，当你确定不使用连续赋值时，直接返回void也是可以的。要明白一点：

　　运算符左侧的对象就是操作对象，比如

ObjectA = ObjectB 等同于ObjectA.operator=（ObjectB） 2 ObjectA+=ObjectB 等同于ObjectA.operator+（ObjectB）

　　

　　最后要说明一点：并非必须返回引用，返回引用的好处既可以避免拷贝构造函数和析构函数的调用，又可以保证= +=等运算符的原始语义清晰。

　　啥叫原始语义清晰呢？

　　如

(str3 = str1) = str2;

　　我们的意识里，就是先执行括号内容，即str1赋值给str3，然后str2再赋值给str3，最后str3输出的内容是str2的。

　　即如果运算符重载返回的是对象引用时，

//返回的是对象引用的情况 2 #include <iostream> 3 using namespace std; 4 class String 5 { 6 private: 7     char *str; 8     int len; 9 public:10     String(const char* s);//构造函数声明11     String& operator=(const String& another);//运算符重载，此时返回为空12     void show()13     {14         cout << "value = " << str << endl;15     }16 17     /*copy construct*/18     String(const String& other)19     {20         len = other.len;21         str = new char[len + 1];22         strcpy(str, other.str);23         cout << "copy construct" << endl;24     }25 26     ~String()27     {28         delete[] str;29         cout << "deconstruct" << endl;30     }31 };32 33 String::String(const char* s)34 {35     len = strlen(s);36     str = new char[len + 1];37     strcpy(str, s);38 }39 40 String& String::operator=(const String &other)41 {42     if (this == &other)43         return *this;44 //        return;45     delete[] str;46     len = other.len;47     str = new char[len + 1];48     strcpy(str, other.str);49     return *this;50 //    return;51 }52 53 int main()54 {55     String str1("abc");56     String str2("123");57     String str3("456");58     str1.show();59     str2.show();60     str3.show();61     (str3 = str1) = str2;62     cout << "str3的内容为：" << endl;63     str3.show();64     return 0;65 }

　　运行结果：

　　

 　　str3得到了str2的内容，与我们认识的‘=’运算符逻辑相符。

　　而如果运算符重载返回的是对象时，

//这是返回类型为对象的情况 2 #include <iostream> 3 using namespace std; 4 class String 5 { 6 private: 7     char *str; 8     int len; 9 public:10     String(const char* s);//构造函数声明11     String operator=(const String& another);//运算符重载，此时返回为空12     void show()13     {14         cout << "value = " << str << endl;15     }16 17     /*copy construct*/18     String(const String& other)19     {20         len = other.len;21         str = new char[len + 1];22         strcpy(str, other.str);23         cout << "copy construct" << endl;24     }25 26     ~String()27     {28         delete[] str;29         cout << "deconstruct" << endl;30     }31 };32 33 String::String(const char* s)34 {35     len = strlen(s);36     str = new char[len + 1];37     strcpy(str, s);38 }39 40 String String::operator=(const String &other)41 {42     if (this == &other)43         return *this;44 //        return;45     delete[] str;46     len = other.len;47     str = new char[len + 1];48     strcpy(str, other.str);49     return *this;50 //    return;51 }52 53 int main()54 {55     String str1("abc");56     String str2("123");57     String str3("456");58     str1.show();59     str2.show();60     str3.show();61     (str3 = str1) = str2;62     cout << "赋值后str3的内容为：" << endl;63     str3.show();64     return 0;65 }

 

　　运行结果：

　　

　　str3只得到了str1的内容，并没有得到str2的内容，这是因为执行(str3=str1)后，因为返回的是对象（一个临时对象，str3的一个拷贝），不是引用，所以此时str3不在后面的‘()=str2’的操作中，而是str2对一个临时对象赋值，所以str3的内容保持不变（等于str1）。

 

　　总结

　　所以，对此类运算符重载时，还是老老实实的返回引用，少搞事，做个好男孩：）