将对象通过引用传递给重载运算符 - C ++

Question

我对C++还比较陌生。我看到人们通常会在运算符重载中通过引用传递对象。但是，我无法弄清楚什么时候真正需要这样做。就像下面的代码一样，如果我在operator+中声明对象c1和c2时删除了&符号，我仍然会得到相同的结果。当我们不想修改c1或c2时，在这种情况下是否有必要通过引用传递？

#include <iostream>

class Keys
{
private:
    int m_nKeys;

public:
    Keys(int nKeys) { m_nKeys = nKeys; }

    friend Keys operator+(const Keys &c1, const Keys &c2);

    int GetKeys() { return m_nKeys; }
};


Keys operator+(const Keys &c1, const Keys &c2)
{
    return Keys(c1.m_nKeys + c2.m_nKeys);
}

int main()
{
    Keys cKeys1(6);
    Keys cKeys2(8);
    Keys cKeysSum = cKeys1 + cKeys2;
    std::cout << "There are " << cKeysSum.GetKeys() << " Keys." << std::endl;
    system("PAUSE");
    return 0;
}

- QuestionMark

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如果你不通过引用（或指针）作为参数传递对象，而是通过值传递它们，这意味着它们会被复制；某些对象的复制可能很耗费资源。 - piwi

如果你使用引用，就不需要将对象作为参数复制，因此如果将参数作为引用传递，可能会更有效率。 - EdChum

Answer 1

操作符就像普通函数一样，只是有着“花哨”的名称 :)
（例如，使用operator+代替sum()）

因此，您用于函数的相同参数传递规则也可以应用于重载的操作符。

特别地，当您有一个不便宜的参数需要复制（例如int，float是廉价的参数；std::vector, std::string是代表不廉价的参数），并且在方法内部观察该参数时（即它是一个输入只读参数），那么您可以通过const引用传递(const &)。

这样，基本上就像原始参数的地址被传递到函数中一样，因此没有深度复制涉及。深度复制可能非常昂贵，例如考虑具有大量元素的向量。

因此，总结一下，当：

1. 参数只是不便宜进行复制（例如对于整数、浮点数等，不用担心：传值就可以了）
2. 在函数/操作符实现中观察该参数（即它是输入只读参数）时

您使用const引用传递。

- Mr.C64

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@ Mr.C64 现在在 `ostream& operator<< (ostream &out, Something) { out << Something << endl; return out; }` 中，ostream 后面的 & 有什么作用？ - QuestionMark

@Farzin：&符号被使用是因为out是一个可修改的参数，它不是只读输入参数。基本上，out是一个引用，指向你要追加自己文本的流。这个操作会修改流对象，所以你不能通过const引用传递它，必须去掉const。 - Mr.C64

@ Mr.C64：我指的是 ostream& operator 中的 &。 - QuestionMark

@Farzin：你是说在返回值中吗？那是因为你正在返回作为输入的相同ostream。如果你按值返回（即没有&的ostream），那么它将是一个副本，而不是原始输入的一个副本。 - Mr.C64

谢谢您！您使用“便宜”的术语使得理解为什么应该通过引用传递变得更加容易。 - Aleksandr Hovhannisyan

Answer 2

如果你通过引用传递参数，那么不会复制对象，对于更复杂的类，这可以大大提高性能。

在这种情况下，性能成本可能很小，可以想象编译器可以将其全部优化掉，但仍然值得这样做。后来，Keys类可能会变得更加复杂。

- David Sykes

Answer 3

传递引用的优点：

1. 它允许我们使函数改变参数的值，这有时是很有用的。
2. 因为不会复制参数，所以即使在使用大型结构体或类时也很快。
3. 我们可以通过const引用传递来避免意外更改。
4. 我们可以从函数返回多个值。

传递引用的缺点：

1. 由于无法将非const引用指向字面量或表达式，因此引用参数必须是普通变量。
2. 很难确定传递的参数是输入、输出还是两者兼而有之。
3. 从函数调用无法判断参数是否会发生变化。传值和传引用的参数看起来相同，只有通过查看函数声明才能确定参数是按值传递还是按引用传递。这可能导致程序员没有意识到函数将更改参数的值。
4. 由于引用通常是使用指针在C++中实现的，而解引用指针比直接访问指针要慢，因此访问通过引用传递的值比访问通过值传递的值要慢。

您可以阅读以下内容：

http://www.cs.fsu.edu/~myers/c++/notes/references.html

- iampranabroy

Answer 4

考虑一个包含1000万个条目的long向量。如果您原型化一个函数，如下所示：

void foo(vector<long> vl)
{
}

这将导致 vector<long> 的赋值运算符（或复制构造函数）需要复制所有这10m个元素。稍后，此临时对象 (vl) 的析构函数将释放内存并执行其他清理操作。这肯定会影响性能。

有些类专门用于同步提供程序（如关键部分等）和一些智能指针类，它们可以防止复制构造函数和/或赋值运算符的使用，以避免错误的赋值或对象创建。虽然移动构造函数或移动赋值运算符可能已经实现。

- Ajay