C++運算符重載的一些困惑
一.背景
在複習《C++基礎與提高》時，自己實現運算符重載(i++)時，幾次都報錯。其實還是自己對運算符重載這一部分內容理解得不夠透徹，於是再次看了下書上的內容，理解算是加深了一些，於是提筆記錄一下。
環境：win10，QT4.8
二.概述
這部分內容主要關於在重載函數中，函數前要不要加const，何時加const，返回類型要不要加&(引用)修飾，何時加&(引用)的問題，還有臨時對象的問題。關於為什麼要重載，重載的規則，友元重載、成員重載的區別之類的知識點，這裡就不贅述了。
三.內容
以類Complex為例
1 class Complex 2 { 3 public: 4 Complex(double x = 0, double y = 0) 5 :m_x(x), m_y(y){} 6 7 void dis() 8 { 9 cout<<"("<<m_x<<", "<<m_y<<")"<<endl; 10 } 11 protected: 12 double m_x; 13 double m_y; 14 };
1.以實現單目運算符prefix++和surfix++為例。
先提這個例子，一是因為我在複習這塊時遇到了一點問題，二是這個有點特別，涉及到啞元的問題。
prefixe++
1).考慮基本數據類型，以int類型為例，如下的操作都是可以的；
1 int a = 1; 2 ++a; 3 ++++a;
2).先實現基本的語義，代碼如下：
1 Complex Complex::operator++(void) 2 { 3 m_x++; 4 m_y++; 5 return *this; 6 }
3)考慮添加
重載函數返回的是對象自身，並且需要修改對象，我們即可以想到返回的是引用類型。注意，此時引用指向的對象在重載函數調用時就已經存在了。
4)先運行一下，看下是否能編譯通過
++c1;
++++c1;
此時重載函數實現的效果，與基本類型效果一致，符合預期，此時就不考慮重載函數前面是否加const修飾了。
1 #include <iostream> 2 3 using namespace std; 4 5 class Complex 6 { 7 public: 8 Complex(double x = 0, double y =0) 9 :m_x(x), m_y(y){} 10 11 void dis() 12 { 13 cout<<"("<<m_x<<", "<<m_y<<")"<<endl; 14 } 15 16 Complex & operator++(void); 17 protected: 18 double m_x; 19 double m_y; 20 }; 21 22 Complex & Complex::operator++(void) 23 { 24 m_x++; 25 m_y++; 26 return *this; 27 } 28 29 int main() 30 { 31 double a = 1.0; 32 cout<<++a<<endl; 33 ++++a; 34 cout<<a<<endl; 35 36 Complex c1(1.0, 2.0); 37 38 Complex cc = ++c1; 39 cc.dis(); 40 cc = ++++c1; // cc = (c1.operator++()).operator++(); 41 cc.dis(); 42 43 44 return 0; 45 }
結果如下
surfix++
為了區分prefix++和surfix++兩個成員函數，須使用啞元進行區分(引入 啞元，增加了入參的方式，在調用時不需要添加任何的參數)，其實類似一個佔位符。
1).考慮基本數據類型，以int類型為例，可以進行的操作和不可以進行的操作
1 int b = 1; 2 b++; // 支持 3 b++++; // 不支持
2).先實現基本的語義，代碼如下
1 Complex operator++(int) 2 { 3 Complex temp = *this; 4 m_x++; 5 m_y++; 6 return temp; 7 }
3)考慮添加
可以觀察到，重載函數返回的是一個臨時對象。若是串聯調用，這個臨時對象它又會調用一次此重載函數
c1.operator++(0).operator++(0);
調用完，然後就消失了。
此時切不可在返回類型中添加&。原因如下：
【不要返回局部對象的引用或指針】
函數完成後，它所佔用的存儲空間也隨之被釋放掉。因此，函數終止意味着局部變量的引用將指向不再有效的內存區域。同樣地，函數終止，局部對象被釋放，指針將指向一個不存在的對象。
4)先運行一下，看下是否能編譯通過
我們會發現，第34行無法通過編譯，但是第42行可以通過編譯。
5)重載的運算符是否會導致表達式可以被賦值，應該以基礎類型為準，如int a, b, c; (a=b)=c;是可以的，而(a+b)=c;是不允許的。返回類型通過加const加以限定來實現。
為了使自定義類型與基本數據類型一致，我們在返回類型前面加上const。重載函數中代碼修改為如下
1 const Complex operator++(int);
修改之後，我們可以看到，第34行和42行均無法通過編譯，符合預期。
2.雙目運算符+
1)考慮基本類型，以下操作都是支持的
1 int a1 = 1, a2 = 2, a3 = 3; 2 int m; 3 m = a1+a2; 4 m = a1+(a2+a3); 5 m = (a1+a2)+a3;
2)先重載=，成員函數如下
1 Complex & Complex::operator=(const Complex &another) 2 { 3 this->m_x = another.m_x; 4 this->m_y = another.m_y; 5 return *this; 6 }
3)再重載運算符+，如下：
因為並未修改傳入的參數，所以參數前加了const
1 Complex Complex::operator+(const Complex &another) 2 { 3 return Complex(this->m_x + another.m_x, this->m_y + another.m_y); 4 }
4)返回類型是否需要加const呢?
我們再對比下表達式的賦值情況，第49行，對於基本類型，臨時對象被賦值的情況編譯無法通過，但是第58行，自定義類型卻編譯通過了。此時，為了使其編譯不過，可通過在返回值類型前加const加以限定。
將代碼
1 Complex Complex::operator+(const Complex &another);
修改為如下：
1 const Complex Complex::operator+(const Complex &another);
5)此時，發現第49和58行均無法通過編譯，同時第55行和第57行也編譯不過了。
這個是為啥呢？
再仔細看剛修改的代碼和第57行代碼。重載函數返回類型加了const後，返回的就是const對象了。第57行代碼，c1 + c2 + c3; c1 + c2返回的是const對象，而重載函數是一個非const函數。此時，即會報錯。
在const修飾類一節中，有學習過：如果const構成函數重載，const對象只能調用const函數，非const對象優先調用非const函數。
調整，在重載函數後面添加const，如下：
1 const Complex Complex::operator+(const Complex &another) const;
四.結尾
學無止境，繼續前行，
參考材料
《C++基礎與提高》 王桂林
《C++ Primer》第5版 SB、JL、BE
