Обсуждение

В общем случае для некоторого бинарного оператора @ (+, -, * и т.д.) вы должны также определить его присваивающую версию, так чтобы a@=b и a=a@b имели один и тот же смысл (причем первая версия может быть более эффективна). Канонический способ достижения данной цели состоит в определении @ посредством @= следующим образом:

T& T::operator@=(const T&) {

 // ... реализация ...

 return *this;

}

T operator@(const T& lhs, const T& rhs) {

 T temp(lhs);

 return temp @= rhs;

}

Эти две функции работают в тандеме. Версия оператора с присваиванием выполняет всю необходимую работу и возвращает свой левый параметр. Версия без присваивания создает временную переменную из левого аргумента, и модифицирует ее с использованием формы оператора с присваиванием, после чего возвращает эту временную переменную.

Обратите внимание, что здесь operator@ — функция-не член, так что она обладает желательным свойством возможности неявного преобразования как левого, так и правого параметра (см. рекомендацию 44). Например, если вы определите класс String, который имеет неявный конструктор, получающий аргумент типа char, то оператор operator+(const String&, const String&), который не является членом класса, позволяет осуществлять операции как типа char+String, так и String+char; функция-член String::operator+(const String&) позволяет использовать только операцию String+char. Реализация, основной целью которой является эффективность, может определить ряд перегрузок оператора operator@, не являющихся членами класса, чтобы избежать увеличения количества временных переменных в процессе преобразований типов (см. рекомендацию 29).

Также делайте не членом функцию operator@= везде, где это возможно (см. рекомендацию 44). В любом случае, все операторы, не являющиеся членами, должны быть помещены в то же пространство имен, что и класс T, так что они будут легко доступны для вызывающих функций при отсутствии каких-либо сюрпризов со стороны поиска имен (см. рекомендацию 57).

Как вариант можно предусмотреть оператор operator@, принимающий первый параметр по значению. Таким образом вы обеспечите неявное копирование компилятором, что обеспечит ему большую свободу действий по оптимизации:

T& operator@=(T& lhs, const T& rhs) {

 // ... реализация ...

 return lhs;

}

T operator@(T lhs, const T& rhs) { // lhs передано по значению

 return lhs @= rhs;

}

Еще один вариант — оператор operator@, который возвращает const-значение. Эта методика имеет то преимущество, что при этом запрещается такой не имеющий смысла код, как a+b=c, но в этом случае мы теряем возможность применения потенциально полезных конструкций наподобие а = (b+c).replace(pos, n, d). А это весьма выразительный код, который в одной строчке выполняет конкатенацию строк b и с, заменяет некоторые символы и присваивает полученный результат переменной а.

Примеры

Пример. Реализация += для строк. При конкатенации строк полезно заранее знать длину, чтобы выделять память только один раз:

String& String::operator+=( const String& rhs ) {

 // ... Реализация ...

 return *this;

}

String operator+( const String& lhs, const String& rhs ) {

 String temp; // изначально пуста

 // выделение достаточного количества памяти

 temp.Reserve(lhs.size() + rhs.size());

 // Конкатенация строк и возврат

 return (temp += lhs) += rhs;

}

Исключения

В некоторых случаях (например, оператор operator*= для комплексных чисел), оператор может изменять левый аргумент настолько существенно, что более выгодным может оказаться реализация оператора operator*= посредством оператора operator*, а не наоборот.

Ссылки

[Alexandrescu03a] • [Cline99] §23.06 • [Meyers96] §22 • [Sutter00] §20

28. Предпочитайте канонический вид ++ и --, и вызов префиксных операторов

Резюме

Особенность операторов инкремента и декремента состоит в том, что у них есть префиксная и постфиксная формы с немного отличающейся семантикой. Определяйте операторы operator++ и operator-- так, чтобы они подражали поведению своих встроенных двойников. Если только вам не требуется исходное значение — используйте префиксные версии операторов.

Обсуждение

Старая шутка гласит, что язык называется С++, а не ++С, потому что язык был улучшен (на что указывает инкремент), но многие продолжают использовать его как С (предыдущее значение до инкремента). К счастью, эту шутку можно считать устаревшей, но это отличная иллюстрация для понимания отличия между двумя формами операторов.

В случае ++ и -- постфиксные формы операторов возвращают исходное значение, в то время как префиксные формы возвращают новое значение. Лучше всего реализовывать постфиксный оператор с использованием префиксного. Вот канонический вид такого использования:

// ---- Префиксные операторы -----------------------

T& T::operator++() { // Префиксный вид:

 // выполнение       // - Выполнение

 // инкремента       //   действий

 return *this;       // - return *this;

}

T& T::operator--() { // Префиксный вид:

 // Выполнение       // - Выполнение

 // декремента       //   действий

 return *this;       // - return *this;

}

// ---- Постфиксные операторы ---------------------

T T::operator++(int) { // Постфиксный вид:

 T old(*this);         // - Запоминаем старое значение

 ++*this;              // - Вызов префиксной версии

 return old;           // - Возврат старого значения

}

T T::operator--(int) { // Постфиксный вид:

 T old(*this);         // - Запоминаем старое значение

 --*this;              // - Вызов префиксной версии

 return old;           // - Возврат старого значения

}

В вызывающем коде лучше использовать префиксные операторы, если только вам не требуется исходное значение, возвращаемое постфиксной версией. Префиксная форма семантически эквивалентна, она вводится практически так же, и зачастую немного эффективнее, так как создает на один объект меньше. Это не преждевременная оптимизация, а устранение преждевременной пессимизации (см. рекомендацию 9).