赋值和算术运算符的重载（2）：算术运算符 +_返回const对象的普通函数重载算术运算符

作者：酷酷是懒虫 | 2024-07-17 05:33:50

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返回const对象的普通函数重载算术运算符

2. 算术(arithmetic)运算符

延续上一篇的 string 类， + 运算符重载函数应该这样写：

const string operator + (const string &s);

下面解释为什么。

2.1 重载函数的参数类型

        当你对objects 进行+、-、*、/、% 等运算的时候，你通常不会希望改变两个操作数。以 string 类为例：

string s1("I want "), s2("your voice"), s3;
s3 = s1 + s2;        // s3 == "I want your voice"

        我相信没有人会认为 s1 + s2 操作之后，s1、s2 应该发生变化吧，我们只是想得到他们运算的结果而已。

        保证不改变传入的对象，并且不用调用构造函数的方法你是否还记得？是的，它正是高贵冷艳的 reference-to-const，也就是常引用。在前一篇里的1.1小节详细介绍了这么做的好处。

2.2 重载函数的返回类型

返回类型最好是常对象：

const string operater + (const string &s);

2.2.1 为什么不用常引用作为返回类型？

        前面说了常引用作为参数类型或返回类型不会构造副本，因此不需要调用构造函数，是相对高效的。
        但是这里如果用了常引用会发生什么呢？
      引用是一个对象的别名，没有对象，引用将是没有意义的。就好比小明的外号叫“朱大常”，用“朱大常”来代表小明，那么肯定要先有小明，才能用一个代号来代替他呀。
      若 + 运算符返回一个常引用，那么这个引用代表的对象是谁？传入重载函数的是两个操作数，不能被更改，当然也就不能用来储存运算结果。那么运算结果肯定得储存在重载函数中构造的某个对象中，然后返回这个对象的常引用。
        你可能需要一个局部变量来储存 + 运算的结果，然后将其返回：

const string &string::operater + (const string &s)  // 返回常引用，危险动作！
{
    string r;    // Store the result of s1 + s2 in object r
    ......
    return r;
}
        如果返回常引用，就相当于把局部对象 r 交给了调用者。
        局部对象呐！！运算符重载函数的调用一结束局部对象就会被自动销毁的呐！！

        如果你的 string 类有个成员函数用来输出对象：

void print() const;

    你若想计算 s1 + s2 的值并直接输出，考虑这样的调用会发生什么：

(s1 + s2).print();

        s1 + s2 返回了一个局部对象的引用，退出函数后局部对象立马被销毁，引用的对象已经不在了，引用已经没有存在的意义了，却还用这个引用调用成员函数。这就是传说中的未定义行为，后果是很严重的。

         返回常对象就可以解决这个问题。
        在重载函数里的局部变量 r 被返回时，程序会构造一个 r 的副本并返回，r 被销毁，副本还在，副本会调用 print 函数输出相加的结果，然后副本也默默的被销毁了。世间万物又恢复了平静。

2.2.2 为什么不用普通对象作为返回类型？

string string::operater + ( const string &s )   // 返回普通对象

      之所以用常对象而不是普通对象，是为了避免下面这种情况：

(s1+s2) = s3; // 对 s1 + s2 的运算结果赋值，毫无意义

      你可能会说，谁会这么无聊写这种代码。事实上这是C/C++中最容易犯的错误之一，把上面的语句放到别的地方你就明白为什么会写出这种东西来了：

if ( (s1 + s2) = s3 ) // 其实是想写（s1+s2）== s3，想做个比较
{
    ...
}
    你是不是也写过这样的代码呢？我是被这种情况虐了好几回，误把 == 写成 = ，据说有些编译器会给你个警告，但很多编译器是不会提示的，因为这里并没有语法错误。
      若算术运算符返回的是个常对象，常对象是不允许被修改的，赋值操作是不允许有的，那么一旦你写出上述的代码，编译器会立马 yell at you，从而避免这种粗心导致的错误。

2.3 小结一下

算术运算符如 +、-、*、/、% 、&、|、~ 等等，最好用常引用作为函数参数，常对象作为返回值：

const string operator + ( const string &s );

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