重载运算符：const和非const返回类型：是否有性能差异？

Question

如果我们去维基百科上有关C ++运算符的文章，我们可以看到如下示例：

Addition : a + b -> T T::operator +(const T& b) const;

因此，操作符返回一个类型为T的非常量。如果我们查看这个指南，作者说返回类型应该是常量，以避免以下语法：

(a+b) = c

现在假设这个语法不会困扰我，考虑a和b是大数组。从“纯”性能角度来看，返回类型中缺少const关键字是否会防止编译器（g++和intel icpc with -O3）进行优化？如果答案是“是”，为什么？

- Vincent

Answer 1

这是一个有趣的问题。在C++03中，使用这两个选项没有更好的优化机会，只是风格上的选择（我个人不相信使用整个返回值const来避免不太可能的错误）。

然而，在C++11中，这可能会产生影响。特别是，如果你的类型支持移动操作，并且返回的值的复制/移动不能省略，则通过返回const，你实际上禁用了移动操作^*。

// T is move assignable, with the usual declaration of a move assignment operator
T f();
const T g();
int main() {
   T t;
   t = f();     // can move
   t = g();     // cannot move!!!
}

在您的特定情况下，这取决于您认为“大数组”意味着什么，如果它们是std :: array（或其他具有自动存储的数组），则不能移动，因此这不是选项，但如果“大数组”是动态分配的内存，则“移动”比复制更有效率。请注意，在C ++ 11中，存在而不是缺少const可能会导致性能下降。

* 这并非100％正确，如果移动赋值运算符通过对const的rvalue引用获取参数，则可以移动。但是标准库中的任何类型都不以这种方式获取参数，我也不希望人们这样做。（它需要在move操作（构造函数/赋值）中进行const_cast，并且这毫无意义：如果您计划从中“移动”（窃取），为什么要声明不修改它？？）

- David Rodríguez - dribeas

Answer 2

由于您返回的是类型为T的临时rvalue实例，除非赋值操作具有一些全局副作用，例如对T类型的数据成员是静态变量的修改、输出到终端等等，否则该语句不会执行任何操作。因此，根据类型以及赋值运算符是否为编译器默认赋值运算符，整个操作可能会在优化过程中被安全地省略。如果类型T有用户定义的赋值运算符，则赋值操作不会被省略，但正如之前提到的，除非存在全局副作用，否则这将超出语句执行的生命周期而不会对c的值存储在命名和可访问内存位置的对象中。

请注意，如果您将返回类型T声明为const，并且您的运算符方法不是const类方法，则会禁用某些类型的运算符链以及许多其他有用的功能，例如调用具有副作用的方法。例如：

(a+b).print(); //assuming print() is non-const method

假设 operator+ 不是一个 const 类方法，则：

d = (a+b) + c;

- Jason

Answer 3

我认为不要将operator +实现为成员函数。只需实现operator +=，它肯定不是const。然后提供一个全局函数来处理operator +，我认为这是最常见的方法。

T& T::operator +=(const T& t)
{
    // add t to object ...
    return *this;
}

T operator +(T t1, const T& t2)
{
    t1 += t2
    return t1; // RVO will eliminate copy (or move constructor)
}

- demorge

---

好的建议，但他询问的是返回值的常量性，而不是成员函数本身是否应该是const。对于常规函数来说，这意味着，“在编译器可以和不能优化的情况下，T operator+(const T &, const T &); 和 const T operator+(const T &, const T&) 之间的性能差异是什么？” - James O'Doherty