这里的const修饰符是不必要的吗？

Question

"Effective C++" 的第3条规则是“尽可能使用const”，并且它给出了一个示例：

const Rational operator*(const Rational& lhs, 
                            const Rational& rhs);

为了防止客户能够像这样犯下暴行：

Rational a, b, c;
...
(a * b) = c;   // invoke operator= on the result of a*b!

但是函数的非引用返回值不已经是rvalue了吗？那为什么还要这样做呢？

- Joey.Z

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好的，没有const修饰符，这个赋值语句将编译通过…… - Oliver Charlesworth

由于 a * b 返回一个 const Rational，所以你不能在其上执行 = c 操作。但是我不同意从运算符中返回 const 值。 - rwols

@OliCharlesworth 为什么，非引用返回值肯定是一个rvalue，不能用作=表达式中的左操作数。 - Joey.Z

您可以在右值上调用成员函数。 - Koushik Shetty

我是在过度解读还是你选择标题语法作为一种修辞手法来强调问题？ - Christian Rau

Answer 1

对于类类型而言，a=b只是a.operator=(b)的简写（内置类型则不然），其中operator=是一个成员函数。这些成员函数可以在由Rational::operator*创建的(a*b)等右值上调用。为了强制实现与内置右值相似的语义（“像int一样做”），某些作者（包括Meyers）在C++98中建议对具有此类运算符的类进行const-rvalue返回。

但是，在C++11中，通过const-rvalue返回是一个坏主意，因为const rvalues不能绑定到T&&。

在他的笔记中，Scott Meyers在An overview of the new C++ (C++11)中提供了他旧书中确切的例子，并得出结论：现在认为添加const返回值是不好的设计。 推荐的签名现在是：

Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);

更新：正如在评论中所暗示的@JohannesSchaub-litb，C++11 中您还可以在赋值运算符上使用引用限定符，以便它只接受左值作为其左参数（即 *this 指针，这也是此功能被称为“*this 的右值引用”的原因）。您需要 g++ >= 4.8.1（刚刚发布）或 Clang >= 2.9 才能使用它。

- TemplateRex

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因为移动语义要求一个非 const 对象（否则你怎么能 移动 ——也就是修改 ——这个对象呢？）。 - syam

@Barmaley.exe：当然，mutable 可以工作，但这会破坏常量正确性：你必须使可移动类的每个成员几乎都是 mutable，那么 const 就不再有任何意义了。 - syam

@zoujyjs 用户自定义的赋值运算符如何行为取决于它们的实现。关键是，一般来说，它们应该尽可能地与内建类型的行为相似。但是因为对于类类型，它们也可以在 rvalue 上调用，因此曾经建议将 rvalue 设为 const 以抑制这种赋值。 - TemplateRex

@Barmaley.exe说：我完全不同意Andy（你链接的他的答案）。你可以扭曲语言以完成各种任务，但是扭曲语义就是纯粹的邪恶。移动表示修改两个对象（被移动的和移动到的）的可见状态，const表示你不能修改可见状态，这在语义上是不兼容的。仅仅因为你可以自己给自己惹麻烦并不意味着你应该这样做。 - syam

禁止此赋值操作的适当方式是 Rational &operator=(const Rational& other) &;。 - Johannes Schaub - litb

Answer 2

返回值上的const修饰符并不必要，而且可能会阻碍移动语义。在C++11中防止将赋值运算符用于右值的首选方法是使用ref-qualifiers。

struct Rational
{
  Rational & operator=( Rational other ) &; // can only be called on lvalues
};

Rational operator*( Rational const & lhs, Rational const & rhs );

Rational a, b, c;

(a * b) = c; // error

- Andrew Durward

Answer 3

也许这会让我失去声誉分，但我不同意。不要修改重载运算符的预期返回类型，因为这会让你的类的用户感到烦恼。即使用原本的返回类型。

Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);

（当然，将参数声明为const是一种好的实践，如果使用常量引用作为参数更佳，因为这样可以避免编译器进行深拷贝。但是在返回值为常量引用时要小心，否则会产生悬垂引用，这是灾难性的。但请注意，在某些情况下，使用引用比按值传递更慢。我认为，在许多平台上，double和int属于这类情况。）

- Bathsheba

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operator* 的引用返回类型会有些奇怪... - Oliver Charlesworth

也许您可以解释一下为什么返回值最好是非const的？否则，这个答案就不值得太多了。这会如何“惹恼您类的用户”？ - interjay

你可能想写成 a = (b * c).some_method_that_is_faster_on_non_const_self()。但我承认我从未遇到过这种情况。 - Fred Foo

Oli：我现在已经编辑了我的答案，并明确表示我不是指返回引用！ - Bathsheba

问题是关于具有const值返回类型，而不是const引用返回类型。因此，这个答案似乎不相关。 - interjay

什么是华夫饼？？问题涉及返回类型，正如最后一段所示。无论如何，你的“答案”只是一个没有任何理由的个人意见，只是模糊地提到“令人烦恼的用户”，而没有解释为什么。 - interjay

Answer 4

由于您可能打算写 (a * b) == c，因此需要进行翻译。

if ((a * b) = (c + d)) // executes if c+d is true

但是你想要

if ((a * b) == (c + d)) // executes if they're equal

- Artem Sobolev

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这是编译器警告应该诊断的问题，禁用移动语义以避免此问题是一个不好的主意。 - Jonathan Wakely

Answer 5

我猜你根据问题想要做的是声明相应的operator=为private，以便它不再可访问。

因此，您希望重载与(a*b) = c匹配的签名。 我同意左侧是一个表达式，因此rvalue将是更好的匹配。 但是您忽略了这是函数的返回值，如果您重载函数以返回rvalue，则编译器会抱怨无效的重载，因为重载规则不考虑返回值。

如此处所述，赋值运算符的运算符重载始终是类内定义的。如果有一个非成员签名，例如void operator=(foo assignee, const foo& assigner);，则重载分辨率可以将第一部分视为rvalue（然后您可以删除它或将其声明为private）。

所以你可以从两个世界中选择：

• 要接受用户可能会写出像(a*b) = c这样的愚蠢代码，虽然不是错误，但是会将值存储在无法访问的临时变量中。
• 使用签名const foo operator*(const foo& lhs, const foo& rhs)来防止(a*b) = c的情况，但会牺牲移动语义。

代码

#include <utility>

class foo {
    public:
    foo() = default;
    foo(const foo& f) = default;
    foo operator*(const foo& rhs) const {
        foo tmp;
        return std::move(tmp);
    }
    foo operator=(const foo& op) const {
        return op;
    }
    private:
    // doesn't compile because overloading doesn't consider return values.
    // conflicts with foo operator=(const foo& op) const;
    foo && operator=(const foo& op) const; 
};


int main ( int argc, char **argv ) {
    foo t2,t1;
    foo t3 = t2*t1;
    foo t4;
    (t2 * t1) = t4;
    return 0;
}
 

- Alexander Oh