C++ 自增、自减运算符的重载和性能分析

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发布于: 2020 年 08 月 18 日
01 ++、--运算符重载函数的格式自增运算符和自减运算符是有前置和后置之分的，如：
﻿
a++  // 后置自增运算符
++a  // 前置自增运算符
b--  // 后置自减运算符
--b  // 前置自减运算符
为了区分所重载的是前置运算符还是后置运算符，C++规定：
前置运算符作为一元运算符重载，重载为成员函数的格式如下：
T & operator++(); // 前置自增运算符的重载函数，函数参数是空
T & operator--(); // 前置自减运算符的重载函数，函数参数是空
后置运算符作为二元运算符重载，多写一个没用的参数，重载为成员函数的个数如下：
T  operator++(int); // 后置自增运算符的重载函数，多一个没用的参数
T  operator--(int); // 后置自减运算符的重载函数，多一个没用的参数
﻿
02 讨论前置和后置运算符的返回值前置和后置运算符重载函数如下：
前置运算符重载的成员函数 | 后置运算符重载的成员函数
---|---
T & operator++();  | T  operator++(int);
T & operator--(); | T  operator--(int);
注意到区别了吗？那么问题来了：
为什么前置运算符返回的是引用 & ？
为什么后置运算符返回的是普通的对象（临时对象）？
﻿
主要是因为为了保持原本 C++ 前置和后置运算符的特性：
前置运算符的特性
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 的值就为 1 ，然后再参与 a=5 的运算，所以最后 a 的值是 5。
﻿
这说明 (++a) 返回的是自增后 a 变量， a 变量在后续运算过程中，a 变量的值会被修改。所以前置运算符的重载函数的返回值必须是引用 &。
﻿
后置运算符的特性
﻿
而后置运算符，是不能作为左值的，也就是 (a++) = 5; 是不成立的，所以后置运算符的重载函数的返回值就是普通的对象。
﻿
03 ++、--运算符重载函数的编写
int main()
{
    CDemo d(10);
    cout << d++ << ","; // 等价于 d.operator++(0);
    cout << d << ","; 
    
    cout << ++d << ","; // 等价于 d.operator++();
    cout << d << ",";
    
    cout << d-- << ","; // 等价于 d.operator--(0);
    cout << d << ",";
    
    cout << --d << ","; // 等价于 d.operator--();
    cout << d << endl;
    
    return 0;   
}
输出结果：
10,11,12,12
12,11,10,10
假设要实现如上的 main 函数输出的结果，该如何编写呢？
﻿
首先我们先定义好 CDemo 类，同时也把自增、自减运算符重载函数定义好。
class CDemo
{
public:
    CDemo(int i = 0):m_num(i) {} // 构造函数
    
    CDemo & operator++();    // 前置自增运算符重载
    CDemo  operator++(int);  // 后置自增运算符重载
    
    CDemo & operator--();    // 前置自减运算符重载
    CDemo operator--(int);   // 后置自减运算符重载
private:
    int m_num; // 成员变量
};
﻿
接着继续实现前置自增、自减运算符重载函数：
// 前置++
CDemo & CDemo::operator++()
{
    ++m_num;
    return *this;
}
// 前置--
CDemo & CDemo::operator--()
{
    --m_num;
    return *this;
}
后置自增、自减运算符重载，就有点不同，例如后置++，是先参与运算，再进行自增，所以返回值是没自增前的对象，具体实现如下：
// 后置++
CDemo CDemo::operator++(int)
{
    CDemo tmp(*this); // 记录修改前的对象
    m_num--;
    return tmp;       // 返回修改前的对象
}
// 后置--
CDemo  CDemo::operator--(int)
{ 
    CDemo tmp(*this); // 记录修改前的对象
    m_num++;
    return tmp;       // 返回修改前的对象
}
04 前置和后置运算符的性能比较从上面的例子，我们看到后置运算符的重载函数的执行步骤：
先要产生一个临时对象来保存未自增或自减前的对象；
接着成员变量自增或自减；
最后返回修改前的对象；
﻿
而前置运算符的重载函数的执行步骤：
成员变量自增或自减；
返回对象引用；
﻿
可见，前置运算符的重载函数是比后置运算符的重载函数性能是更高的，开销相对比较少。
﻿
当然对于普通变量类型，如int、double、long等，前置和后置是性能差距是不大的。重要是我们在对于对象和迭代器使用自增或自减时，最好用前置的运算符的方式，这样可以减少开销。
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发布于: 2020 年 08 月 18 日阅读数: 26
原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/35b419a88aa661e51b96afc52】。文章转载请联系作者。
小林coding

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别问，问就是图解 2018.11.12 加入
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