在C++中重载+和+=运算符

Question

我正在进行个人练习，并希望确保我的理解是正确的。我有一个包含行和列成员的坐标类。我想要重载+和+=运算符。以下是我的代码：

Coordinate& Coordinate :: operator+= (const Coordinate& rhs){
    this->m_Row += rhs.m_Row;
    this->m_Column += rhs.m_Column;

    return *this;
}

Coordinate& operator+ (const Coordinate& lhs, const Coordinate& rhs) {
    return Coordinate(lhs) += rhs;
}

在哪里

friend Coordinate& operator + (const Coordinate& lhs, const Coordinate& rhs);

这是在Coordinate类中定义的友元函数。

这段代码有什么注意事项吗？

以下是我对它们工作原理的理解：

operator += 

将 rhs 的 m_Row 和 m_Column 添加到 this 成员中。返回一个指向此指针指向的对象的引用，从而避免由于复制构造函数而创建另一个对象。

operator +

创建一个名为localObj的本地对象，使用复制构造函数从lhs中创建它（因为lhs是一个常量，我们不想修改它的内容）。在localObj上调用+=成员运算符进行加法操作。返回对此localObj的引用，以避免由于复制构造函数而创建另一个对象。

现在，最后一条语句让我担心，因为我正在返回对本地对象的引用。当函数（operator+）超出范围时，localObj将被销毁，返回的引用将指向已被销毁的对象。我的理解正确吗？

如果是这样，我该如何修复它？

编辑： 在所有答案和我学到的东西之后：现在我的Coordinate类看起来像这样：http://rextester.com/MJJI7394

- brainydexter

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你的operator +返回了本地对象的引用。 - Mr.Anubis

@Mr.Anubis 是的，这与我给出的解释一致吗？（请参见粗体文本） - brainydexter

抱歉，我没有完全阅读问题。 - Mr.Anubis

@Mr.Anubis 不用担心，我想确认一下我的理解。 - brainydexter

没有必要将operator+声明为友元，因为它只访问Coordinate的公共接口。 - celtschk

Answer 1

您的担心是正确的，这里返回了一个临时引用：

Coordinate& operator+ (const Coordinate& lhs, const Coordinate& rhs) {
    return Coordinate(lhs) += rhs;
}

你需要返回一个值为Coordinate的坐标，例如像这样：

Coordinate operator+ (Coordinate lhs, const Coordinate& rhs) {
    return lhs += rhs;
}

在上面的示例中，我们复制了第一个参数而不是在函数体中引用它然后再复制。然后，我们通过值返回+=的结果。

有了这个设置，就不需要声明operator+为友元。

有关更多信息，请参见此SO链接，并感谢@Blastfurnace指出它。

- juanchopanza

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@Gir 这是一个临时的变量，因为它是函数体内部返回引用的 Coordinate 对象。该对象在退出函数范围时被销毁，因此调用方的引用将会指向无效的地址。 - juanchopanza

为什么它在函数体内？它通过引用接收了lhs（即b）。然后+=运算符添加了rhs（即c），并返回对lhs的引用。我没有看到任何在函数内分配的变量会随着函数的结束而消失。啊，没事了。现在注意到了复制构造函数。 - Gir

@Gir 这个 Coordinate(lhs) += rhs 只存在于函数的作用域中，但是它的引用被返回了。这是不好的。 - juanchopanza

@brainydexter 是的，也不是。编译器允许进行拷贝省略，特别是返回值优化。为什么不通过引用传递lhs？因为我们不能修改它，而且最终可能还是会进行一次拷贝，所以通过值传递可以让编译器执行更多的拷贝省略，而不是通过引用传递。 - juanchopanza

@brainydexter：在这个运算符重载问题中有很好的指南。用operator+=定义operator+是一种推荐的做法。 - Blastfurnace

Answer 2

就我个人而言，我会将operator+=()的定义建立在operator+()和operator=()之上：

Coordinate operator+(const Coordinate& lhs, const Coordinate& rhs) {
  return Coordinate(lhs.getRow() + rhs.getRow(), lhs.getCol() + rhs.getCol();
}

const Coordinate& operator=(Coordinate& lhs, const Coordinate& rhs) {
  lhs.setRow(rhs.getRow());
  lhs.setCol(rhs.setCol());

  return lhs;
}

const Coordinate& operator+=(Coordinate& lhs, const Coordinate&rhs) {
  return lhs = lhs + rhs;
}

我在这里使用setter和getter。或者，您可以使用friend和/或member函数。请注意，所有返回引用的函数都会返回发送的参数，以便不会出现对局部或临时对象的引用问题。

- Code-Apprentice

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个人而言，为什么要这样做呢？现在你的 operator+= 会进行不必要的拷贝以及不必要的赋值操作。 - Benjamin Lindley

这段代码无法编译。你试图更改一个__const引用__的lhs。 - Blastfurnace

我不同意这个观点（尽管我在很多地方都看到过这样做）。这是一个好的链接：https://dev59.com/62855IYBdhLWcg3wUCWC。 - juanchopanza

@BenjaminLindley 或许这不是最高效的方法，但在我看来更易读、更清晰。 - Code-Apprentice

对于谁来说更易读？标准的C++习惯是通过+=来定义+；甚至可以通过从一个模板实例派生来实现这一点。偏离标准习惯会使代码更难阅读，因为不太符合预期。(不管个人对标准习惯的看法如何，有些我也不是很满意。) - James Kanze