C++ 自增、自減運算符的重載和性能分析小結

2020-01-26 13:23:07

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01 ++、--運算符重載函數的格式

自增運算符和自減運算符是有前置和后置之分的，如：

a++ // 后置自增運算符++a // 前置自增運算符b-- // 后置自減運算符--b // 前置自減運算符

為了區分所重載的是前置運算符還是后置運算符，C++規定：

前置運算符作為一元運算符重載，重載為成員函數的格式如下：

T & operator++(); // 前置自增運算符的重載函數，函數參數是空T & operator--(); // 前置自減運算符的重載函數，函數參數是空

后置運算符作為二元運算符重載，多寫一個沒用的參數，重載為成員函數的個數如下：

T operator++(int); // 后置自增運算符的重載函數，多一個沒用的參數T operator--(int); // 后置自減運算符的重載函數，多一個沒用的參數

02 討論前置和后置運算符的返回值

前置和后置運算符重載函數如下：

前置運算符重載的成員函數	后置運算符重載的成員函數
T & operator++();	T operator++(int);
T & operator--();	T operator--(int);

注意到區別了嗎？那么問題來了：

為什么前置運算符返回的是引用 & ？
為什么后置運算符返回的是普通的對象（臨時對象）？

主要是因為為了保持原本 C++ 前置和后置運算符的特性：

前置運算符的特性

int a = 0// (++a) = 5; 可以拆解成:// a = a + 1; // a = 5;(++a) = 5; // 前置++

a 先自增 +1 后， a 的值就為 1 ，然后再參與 a=5 的運算，所以最后 a 的值是 5。

這說明 (++a) 返回的是自增后 a 變量， a 變量在后續運算過程中，a 變量的值會被修改。所以前置運算符的重載函數的返回值必須是引用 &。

后置運算符的特性

而后置運算符，是不能作為左值的，也就是 (a++) = 5; 是不成立的，所以后置運算符的重載函數的返回值就是普通的對象。

03 ++、--運算符重載函數的編寫

int main(){  CDemo d(10);  cout << d++ << ","; // 等價于 d.operator++(0);  cout << d << ",";     cout << ++d << ","; // 等價于 d.operator++();  cout << d << ",";    cout << d-- << ","; // 等價于 d.operator--(0);  cout << d << ",";    cout << --d << ","; // 等價于 d.operator--();  cout << d << endl;    return 0;  }

輸出結果：

10,11,12,12
12,11,10,10

假設要實現如上的 main 函數輸出的結果，該如何編寫呢？

首先我們先定義好 CDemo 類，同時也把自增、自減運算符重載函數定義好。

class CDemo{public:  CDemo(int i = 0):m_num(i) {} // 構造函數    CDemo & operator++();  // 前置自增運算符重載  CDemo operator++(int); // 后置自增運算符重載    CDemo & operator--();  // 前置自減運算符重載  CDemo operator--(int);  // 后置自減運算符重載private:  int m_num; // 成員變量};

接著繼續實現前置自增、自減運算符重載函數：

// 前置++CDemo & CDemo::operator++(){  ++m_num;  return *this;}// 前置--CDemo & CDemo::operator--(){  --m_num;  return *this;}

后置自增、自減運算符重載，就有點不同，例如后置++，是先參與運算，再進行自增，所以返回值是沒自增前的對象，具體實現如下：

// 后置++CDemo CDemo::operator++(int){  CDemo tmp(*this); // 記錄修改前的對象  m_num--;  return tmp;    // 返回修改前的對象}// 后置--CDemo CDemo::operator--(int){   CDemo tmp(*this); // 記錄修改前的對象  m_num++;  return tmp;    // 返回修改前的對象}

04 前置和后置運算符的性能比較

從上面的例子，我們看到后置運算符的重載函數的執行步驟：