C++ 自增、自減運算子的過載和效能分析小結

阿新 • • 發佈：2020-01-07

01 ++、--運算子過載函式的格式

自增運算子和自減運算子是有前置和後置之分的，如：

a++ // 後置自增運算子
++a // 前置自增運算子

b-- // 後置自減運算子
--b // 前置自減運算子

為了區分所過載的是前置運算子還是後置運算子，C++規定：

前置運算子作為一元運算子過載，過載為成員函式的格式如下：

T & operator++(); // 前置自增運算子的過載函式，函式引數是空
T & operator--(); // 前置自減運算子的過載函式，函式引數是空

後置運算子作為二元運算子過載，多寫一個沒用的引數，過載為成員函式的個數如下：

T operator++(int); // 後置自增運算子的過載函式，多一個沒用的引數
T operator--(int); // 後置自減運算子的過載函式，多一個沒用的引數

02 討論前置和後置運算子的返回值

前置和後置運算子過載函式如下：

前置運算子過載的成員函式後置運算子過載的成員函式

T & operator++(); T operator++(int);

T & operator--(); T operator--(int);

前置運算子過載的成員函式	後置運算子過載的成員函式
T & operator++();	T operator++(int);
T & operator--();	T operator--(int);

注意到區別了嗎？那麼問題來了：

為什麼前置運算子返回的是引用 & ？
為什麼後置運算子返回的是普通的物件（臨時物件）？

主要是因為為了保持原本 C++ 前置和後置運算子的特性：

前置運算子的特性

int a = 0

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

a 先自增 +1 後， a 的值就為 1 ，然後再參與 a=5 的運算，所以最後 a 的值是 5。

這說明 (++a) 返回的是自增後 a 變數， a 變數在後續運算過程中，a 變數的值會被修改。所以前置運算子的過載函式的返回值必須是引用 &。

後置運算子的特性

而後置運算子，是不能作為左值的，也就是 (a++) = 5; 是不成立的，所以後置運算子的過載函式的返回值就是普通的物件。

03 ++、--運算子過載函式的編寫

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

輸出結果：

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

假設要實現如上的 main 函式輸出的結果，該如何編寫呢？

首先我們先定義好 CDemo 類，同時也把自增、自減運算子過載函式定義好。

class CDemo
{
public:
  CDemo(int i = 0):m_num(i) {} // 建構函式
  
  CDemo & operator++();  // 前置自增運算子過載
  CDemo operator++(int); // 後置自增運算子過載
  
  CDemo & operator--();  // 前置自減運算子過載
  CDemo operator--(int);  // 後置自減運算子過載

private:
  int m_num; // 成員變數
};

接著繼續實現前置自增、自減運算子過載函式：

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

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

後置自增、自減運算子過載，就有點不同，例如後置++，是先參與運算，再進行自增，所以返回值是沒自增前的物件，具體實現如下：

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

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

04 前置和後置運算子的效能比較

從上面的例子，我們看到後置運算子的過載函式的執行步驟：