前言

在上一則教程中，我們講述了重載運算符中前?++和后++的重載函數(shù)的實現(xiàn)，闡述了在?C++中可以將運算符進行重載的方法，這種方法大大地便利了程序員編寫代碼，在接下來地敘述中，我們將著重講述運算符重載時地一些更為細致地內(nèi)容，其中就包括當重載地運算符返回值為引用和非引用兩種狀態(tài)時，代碼執(zhí)行效率地高低以及采用在類內(nèi)實現(xiàn)運算符重載函數(shù)的方法。

返回值為引用和非引用的區(qū)別

在上述所示的類當中，增加一部分代碼，加入析構(gòu)函數(shù)以及拷貝構(gòu)造函數(shù)，代碼如下所示：

class?Point
{
private:
????int?x;
????int?y;

public:
????Point()?
????{
????????cout<<"Point()"<<endl;
????}
????Point(int?x,?int?y)?:?x(x),?y(y)?
????{
????????cout<<"Point(int?x,?int?y)"<<endl;
????}

????Point(const?Point&?p)
????{
????????cout<<"Point(const?Point&?p)"<<endl;
????????x?=?p.x;
????????y?=?p.y;
????}
????~Point()?
????{
????????cout<<"~Point()"<<endl;
????}

????friend?Point?operator++(Point?&p);
????friend?Point?operator++(Point?&p,?int?a);

????void?printInfo()
????{
????????cout<<"("<",?"<")"<<endl;
????}
};

在上述的代碼中，我們在構(gòu)造函數(shù)以及拷貝構(gòu)造函數(shù)析構(gòu)函數(shù)都加入了打印信息，其中，運算符重載函數(shù)前++和后++函數(shù)沿用之前的一樣，返回值不是引用，與此同時，我們在前?++和后?++函數(shù)中也加入打印信息的代碼，代碼如下所示：

/*?++p?*/
Point?operator++(Point?&p)
{
????cout?<"++p"?<endl;
????p.x?+=?1;
????p.y?+=?1;
????return?p;
}

/*?p++?*/
Point?operator++(Point?&p,?int?a)
{
????cout?<"p++"?<endl;
????Point?n;
????n?=?p;
????p.x?+=?1;
????p.y?+=?1;
????return?n;
}

上述便是前?++和 后?++的重載函數(shù)，緊接著，書寫主函數(shù)的代碼，觀察當返回值為非引用的時候，代碼的運行效果，主函數(shù)代碼如下所示：

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????Point?p1(1,?2);

????cout<<"begin"<<endl;
????++p1;
????cout?<"******************"<<endl;

????p1++;
????cout<<"end"<<endl;

????return?0;
}

上述代碼的運行結(jié)果如下所示：

依據(jù)運行結(jié)果我們分析一下，第一條輸出信息?Point(int x, int y)是因為執(zhí)行了?Point p1(1,2);語句而調(diào)用的構(gòu)造函數(shù)，++p這條輸出信息同樣也是因為執(zhí)行了?++p;而調(diào)用的構(gòu)造函數(shù)，那緊接著的兩條輸出信息是如何產(chǎn)生的呢，我們回過頭去看看++p的函數(shù)，可以看到?++p的函數(shù)是一個返回值為?Point類型的函數(shù)，而上述中的輸出語句?Point(const Point& p)和?~Point()就是在創(chuàng)建這個返回值對象時調(diào)用的構(gòu)造函數(shù)以及當返回值返回后調(diào)用的析構(gòu)函數(shù)；而緊接著的輸出信息是?p++和?Point()以及~Point(),p++這個輸出信息自然是因為調(diào)用的后?++重載運算符函數(shù)的構(gòu)造函數(shù)而輸出的打印信息，那緊接著的?Point()和?~Point()是因為在后?++重載運算符函數(shù)中，創(chuàng)建的局部變量?Point n，進而調(diào)用了?Point()函數(shù)，以及函數(shù)退出之后，局部變量銷毀，調(diào)用了析構(gòu)函數(shù)。

上述詳細地分析了各個打印信息輸出的原因，通過上述的打印信息我們可以清楚知道程序在什么地方調(diào)用了構(gòu)造函數(shù)，在什么地方調(diào)用了析構(gòu)函數(shù)，再次回顧上述的函數(shù)調(diào)用過程，可以看出來其實調(diào)用的Point(const Point& p)和~Point()是多余的，那要如何改進代碼呢，我們只需要將前?++運算符重載函數(shù)的返回值類型改為引用就行，這樣就不會創(chuàng)建臨時的變量，同時也就不會在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)，改動之后的代碼如下所示：

Point&?operator++(Point?&p)
{
????cout<<"++p"<<endl;
????p.x?+=?1;
????p.y?+=?1;
????return?p;
}

那么上述代碼的運行結(jié)果是什么呢？在主函數(shù)不變的情況下，輸出結(jié)果如下所示：

可以看到上述結(jié)果中，之前在?++p后輸出的兩條信息現(xiàn)在因為將返回值設(shè)置為引用之后就消失了，說明這樣的方法避免了調(diào)用構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)，節(jié)省了程序運行的空間，那如果將后++重載函數(shù)設(shè)置為引用可不可行呢，很顯然，如果返回的是?n的引用，那么這在語法中就是錯誤的，因為n是局部變量，局部變量在函數(shù)調(diào)用結(jié)束就銷毀了，是不能作為引用對象的。如果返回的是?p呢，那么函數(shù)的運行結(jié)果將發(fā)生改變，換句話說就是不是實現(xiàn)的后?++這個功能了。

最后，總結(jié)一下，對于一個函數(shù)來說，函數(shù)的返回結(jié)果如果作為值返回，那么代碼的執(zhí)行效率較低；如果作為引用返回，那么代碼的執(zhí)行效率較高，但是會存在一個問題，引用返回可能會導(dǎo)致函數(shù)運行出錯，所以，在保證函數(shù)運行沒有錯誤的前提下，為了提高效率應(yīng)該使用的是引用返回。

緊接著，我們知道我們在使用?C++進行編碼的時候，基本不會再采用?C語言中的語法?printf這個語句，隨之替代的是?cout這個語句，我們也知道我們使用?cout進行輸出的時候，往往采用的是下面這樣的輸出方式：

cout?<"m="?<endl;?/*?此時?m?不是一個實例化對象?*/

但是如果說此時 m 是一個實例化的對象，那么像上述這樣輸出就是存在問題的，這個時候，就需要對?<<運算符進行重載，重載的代碼如下所示：

ostream&?operator<<(ostream?&o,?Point?p)
{
????cout<<"("<",?"<")";
????return?o;
}

稍微對上述代碼進行一下解釋， 這里為什么返回值是ostream&呢，是因為對于?cout來說，它是ostream類的實例化對象，在使用?cout進行輸出的時候，它所遵循的一個輸出格式是?cout <<，因此，這里的返回值是?ostream。為什么返回值是引用呢，是為了滿足下面所示代碼的運行，同時輸出了?m和?p1，結(jié)合上述代碼，我們來編寫主函數(shù)，主函數(shù)代碼如下所示：

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????Point?p1(1,2);
????Point?m;
????m?=?p1++;
????cout?<"m?="?<"p1?="?<endl;?
}

上述代碼的運行結(jié)果如下所示：

可以看到在重載了運算符?<<之后，輸出實例化的對象也是可行的。

類內(nèi)實現(xiàn)運算符重載函數(shù)

在上述代碼中我們實現(xiàn)的?+運算符重載函數(shù)以及前?++運算符重載函數(shù)和后++運算符重載函數(shù)，都是在類外實現(xiàn)的，那么如果要在類內(nèi)實現(xiàn)以上幾個運算符重載函數(shù)，應(yīng)該如何寫呢，我們先回顧一下，在類外面實現(xiàn)的+運算符重載函數(shù)的函數(shù)聲明如下所示：

friend?Point?operator+(Point?&p1,?Point?&p2);?/*?因為在類外要能夠訪問類里面的數(shù)據(jù)成員，因此這里使用的是友元?*/

上述是在類外實現(xiàn)運算符重載函數(shù)時的函數(shù)原型，那么如果函數(shù)的定義就是在類里面實現(xiàn)的，函數(shù)又該如何編寫呢？首先，如果是在類里面實現(xiàn)，那么當前使用這個類進行實例化的對象本身就可以使用?*this來表征一個對象，這個時候，如果要重載?+運算符函數(shù)，那么就只需要一個Point類的形參就行，代碼如下所示：

class?Point
{
private:
????int?x;
????int?y;
public:
????/*?省略相關(guān)構(gòu)造函數(shù)的代碼，可以結(jié)合前文補全?*/
????Point?operator+(Point?&p)
????{
????????cout<<"operator+"<<endl;
????????Point?n;
????????n.x?=?this->x?+?p.x;
????????n.y?=?this->y?+?p.y;
????????return?n;
????}
}

對比上述在類外面實現(xiàn)的代碼，對于重載的運算符?+來說，只有一個形參了，而與其相加的另一個對象使用的是this來替代。依據(jù)這樣的一種思路，我們繼續(xù)將前?++和后?++重載的運算符函數(shù)進行改寫，改寫之后的代碼如下所示：

class?Point
{
private:
????int?x;
????int?y;
public:
????/*?Point?p(1,2);?++p?*/
????Point&?operator++(void)
????{
????????cout<<"operator++(void)"<<endl;
????????this->x?+=?1;
????????this->y?+=?1;
????????return?*this;
????}

????/*?Point?p(1,2);?p++;?*/
????Point?operator++(int?a)
????{
????????cout<<"operator++(int?a)"<<endl;
????????Point?n;
????????n?=?*this;
????????this->x?+=?1;
????????this->y?+=?1;
????????return?n;???
????}
};

結(jié)合上述的代碼，我們再來編寫主函數(shù)，主函數(shù)的代碼如下所示：

int?main(int?argc,?char?**?argv)
{
????Point?p1(1,2);
????Point?p2(2,3);

????Point?m;
????Point?n;

????cout?<"begin"?<endl;
????m?=?++p1;????/*?m?=?p1.operator++();?*/
????cout?<"m?="?<"p1?="?<endl;
????cout?<"*********************"?<endl;

????n?=?p2++;????/*?n?=?p2.operator++(0);?*/
????cout?<"n?="?<"p2?="?<endl;

????return?0;
}

上述代碼中，注釋掉的代碼和沒注釋的代碼前后是等價的，只是說注釋掉的代碼看起來更加直觀，更加容易理解其背后的原理，而注釋前的代碼則更加簡潔。這里額外說一點，<<的重載函數(shù)是不能夠放到類內(nèi)實現(xiàn)的，因為這個重載函數(shù)的形參不是?Point類的，所以其只能在類外才能實現(xiàn)。

上述中，敘述了在類內(nèi)實現(xiàn)的重載運算符函數(shù)，接下來敘述一下?=運算符在類內(nèi)實現(xiàn)的重載函數(shù)，我們以之前所說的?Person類來實現(xiàn)這個功能，Person類的代碼實現(xiàn)如下所示：

class?Person
{
private:
????char?*name;
????int?age;
????char?*work;

public:
????Person()
????{
????????name?=?NULL;
????????work?=?NULL;
????}

???Person(char?*name,?int?age,?char?*work)
???{
???????this->age?=?age;

???????this->name?=?new?char[strlen(name)?+?1];
???????strcpy(this->name,name);

???????this->work?=?new?char[strlen(work)?+?1];
???????strcpy(this->work,?work);
???}

???/*?拷貝構(gòu)造函數(shù)?*/?
???Person(Person?&p)
???{
???????this->age?=?p.age;

???????this->name?=?new?char[strlen(p.name)?+?1];
???????strcpy(this->name,p.name);

???????this->work?=?new?char[strlen(p.work)?+?1];
???????strcpy(this->work,?p.work);
???}

???~Person()
???{
???????if?(this->name)
???????????delete?this->name;
???????if?(this->work)
???????????delete?this->work;
???}

???void?PrintInfo(void)?
???{
???????cout?<"name?="?<"age?="?<"work?="?<endl;
???}
}

基于上述的代碼，我們可以書寫如下的主函數(shù)代碼：

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????Person?p1("zhangsan",?18,?"doctor");
????Person?p2;
????p2?=?p1;
}

上述中，我們還沒有將?=運算符進行重載，就使用了?=實現(xiàn)了實例化對象的運算，這樣會存在一個什么問題呢，我們從源頭來進行分析，=運算符執(zhí)行的是值拷貝，那么在執(zhí)行了上述語句之后，p2和p1之間的關(guān)系是這樣的：

通過上述所示的圖片可以看出，如果不將?=進行重載，那么會讓?p1和?p2的name?和?work指向同一塊內(nèi)存，這會造成什么問題呢，如果此時已經(jīng)將?p1的內(nèi)存釋放掉了，而這個時候又要釋放?p2的內(nèi)存，這種情形就會出錯，同一塊內(nèi)存不能夠釋放兩次。

因此，就需要對?=運算符進行重載，重載的代碼如下所示：

???/*?注意此處的代碼是在類里面實現(xiàn)的成員函數(shù)，這里省略的一部分代碼?*/
???Person&?operator=(Person?&p)
???{
???????if?(this?==?&p)
???????????return?*this;
???????this->age?=?p.age;

???????if?(this->name)
???????????delete?this->name;
???????if?(this->work)
???????????delete?this->work;

???????this->name?=?new?char[strlen(p.name)?+?1];
???????strcpy(this->name,?p.name);

???????this->work?=?new?char[strlen(p.work)?+?1];
???????strcpy(this->work,?p.work);
???}

這樣子就會避免上述情況的出現(xiàn)，我們現(xiàn)在繼續(xù)來書寫主函數(shù)：

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????Person?p1("zhangsan",?18,?"doctor");

????cout<<"Person?p2?=?p1"?<<endl;
????Person?p2?=?p1;

????Person?p3;

????cout<<"p3=p1"<<endl;
????p3?=?p1;
????cout<<"end"<<endl;
????p1.PrintInfo();
????p2.PrintInfo();
????p3.PrintInfo();

????return?0;
}

上述主函數(shù)運行的結(jié)果如下所示：

通過上述代碼我們看到，實際上代碼?Person p2 = p1的運行并不是調(diào)用的?=?的重載函數(shù)，而是調(diào)用的拷貝構(gòu)造函數(shù)，只有?p3= p1才是調(diào)用的?=的重載函數(shù)。

在本章節(jié)的最后，額外補充一點，剛剛提到了拷貝構(gòu)造函數(shù)，實際上拷貝構(gòu)造函數(shù)的形參大多數(shù)都是加了const修飾符的，也就是像如下所示的這樣子：

Person&?operator=(const?Person?&p)

而這個時候，如果我們定義的?Person p1也是?const的，也就是像這樣：

const?Person?p1("zhangsan",?18,?"doctor");

那這個時候在使用?p1.PrintInfo()的時候就會出錯，因為此時必須把該成員函數(shù)也表明為?const的才行，代碼如下所示：

???/*?類內(nèi)成員函數(shù)，省略部分代碼?*/
???void?PrintInfo(void)?const
???{
???????cout?<"name?="?<"age?="?<"work?="?<endl;
???}

總結(jié)一下也就是說：const對象只能夠調(diào)用const成員函數(shù)，而const表示的是此函數(shù)沒有對當前對象進行修改

小結(jié)

上述就是本期教程分享的內(nèi)容，到本期教程截至，C++相對于?C語言不同的一些語法特性就到此結(jié)束了。下期教程將介紹?C++如何實現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆椒ā１酒诮坛趟婕暗降拇a可以通過百度云鏈接的方式獲取到。

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