详解C++ 运算符重载中返回值的坑

2024-04-02 19:55

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相信不少朋友在学习运算符重载的时候，都会被参数与返回值应该是左值引用，还是右值引用，还是const常量所困扰。当然我无法一一枚举，这次先讲一下返回值的坑 (没错就是我亲手写的bug)

E0334 “Myclass” 没有适当的复制构造函数

其实这个问题的根源是，没有定义常量参数类型的拷贝构造函数所致
先来看看代码


//头文件head.h
class Myclass
{
private:
 int a;
public:
 Myclass(int b=0):a(b) {} //构造函数
 Myclass(Myclass& c);  //复制构造函数
 ~Myclass(){}   //析构函数
 Myclass operator+(Myclass& d); //重载+运算符
 friend ostream& operator<<(ostream& os ,const Myclass& d);
     //重载<<运算符
};
//以下是定义
Myclass::Myclass(Myclass& c)
{
 a = c.a;
}
Myclass Myclass::operator+(Myclass& d)
{
 return Myclass(d.a+a);  //！！此处报错
}
ostream& operator<<(ostream& os,const Myclass& d)
{
 os << d.a << std::endl;
 return os;
}
//main.cpp
#include"head.h"
int main()
{
 Myclass a1(5);
 Myclass a2(12);
 Myclass sum = a1 + a2; //！！此处报错
 std::cout << sum;
}

代码在VS中，又出现了令人讨厌的小红线，没有适当的复制构造函数，这就有疑问了，不是明明有个构造函数Myclass(int b=0):a(b) {}吗，参数是int很合适啊？于是，我们定义一个临时变量temp，再将它返回，此时会隐式调用拷贝构造函数而后返回一个副本后原来的temp就die了，因此返回值不可以是引用。下面是代码


Myclass Myclass::operator+(Myclass& d)
{
 Myclass temp(d.a + a);
 return temp;
}

此时第一处报错消失了，但是第二处报错依然存在，而且仍为 “没有适当的复制构造函数”，这就说明了，我的入手方向应该是拷贝构造函数

经过博主的调试，得知是因为函数的返回值是一个纯右值，为了验证这个想法，使用了右值引用，来接收这个纯右值（当然，右值引用更多的是用在移动构造函数上，将将亡值“偷”出来）


#include"head.h"
int main()
{
 Myclass a1(5);
 Myclass a2(12);
 Myclass&& sum = a1 + a2;
}

果然，它不报错了

但是考虑到实用性，总不能让用户今后做个加法都要用右值引用接收吧，因此，我们要从源头解决，即重载拷贝构造函数。

值得思考的是，右值不就是被赋值的那个吗，为什么用Myclass&& sum = a1 + a2;无法赋值呢？众所周知，Myclass&& sum = a1 + a2;调用的是拷贝构造函数，类不同于基本数据类型，它要通过程序员来设置一系列的功能，我们没有设置接受,Myclass类型的右值的功能，只定义了接受int类型的右值的功能，这自然是不行的了。
因此，重载拷贝构造函数


Myclass::Myclass(const Myclass& c)
{
 a = c.a;
}

此时就能运行了

E0349 没有与这些操作数匹配的 “<<” 运算符

关于流运算符为什么要写成$ostream& operator<<(ostream& os,const Myclass& d); 而非ostream& operator<<(ostream& os,Myclass& d);这个问题，网上绝大部分的回答都是输出没必要修改值。那么我们先定义后者


#head.h
#pragma once
#include<iostream>
using std::ostream;
class Myclass
{
private:
 int a;
public:
 Myclass(int b=0):a(b) {}
 Myclass(Myclass& c);
 Myclass(const Myclass& c);
 ~Myclass(){}
 Myclass operator+(Myclass& d);
 friend ostream& operator<<(ostream& os ,Myclass& d);
};
Myclass::Myclass(const Myclass& c)
{
 a = c.a;
}
Myclass::Myclass(Myclass& c)
{
 a = c.a;
}
Myclass Myclass::operator+(Myclass& d)
{
 Myclass temp(d.a + a);
 return temp;
}
ostream& operator<<(ostream& os,Myclass& d)
{
 os << d.a << std::endl;
 return os;
}
#main.cpp
#include"head.h"
int main()
{
 Myclass a1(5);
 Myclass a2(12);
 Myclass&& sum = a1 + a2; 
 std::cout << a1 + a2;  //此处有讨厌小红线
}

不难发现，讨厌的小红线又出来了。
我们可以想象一下这个过程，a1.operator+(a2)，返回了个临时变量，暂且假设它叫newguy，那么newguy为一个右值，又调用了函数os.<<(&d)，传参为&d=newguy,现在问题来了，左值引用怎么能够接受一个纯右值呢？而我们定义的重载的流运算符接受的参数类型为左值，我们并没有给出从左值到右值强制类型转换的函数，但是在上一部分，我们给出了从右值到左值的拷贝构造函数，因此，将流运算符声明为前者更好。

C3861 “function”: 找不到标识符

这个问题应该是非常常见的，不习惯将函数（或是类）先声明后定义而又喜欢让函数（或是类）相互调用，但是在类模板它比以上两种更为隐蔽。


#include<iostream>
class A
{
 friend void show();  //“声明”函数
 friend void show1(); //“声明”函数
}; 
void show()   //定义
{
 show1();
}
void show1(){}   //定义
int main()
{
 A a;
 show();   //调用
 show1();   //调用
}

以上流程看似声明->定义->调用非常完美，实则还是会报错的，不过跟以上两种不一样的是，它是在linking的时候出错，这是为什么呢？

原来友元函数并不属于这个类的一部分，在类内定义仅仅是为了告诉编译器“这个函数是这个类的友元函数”，并没有对这个函数本身进行声明，因此，正确的做法应该是这样的：


#include<iostream>
void show();
void show1();
class A
{
 friend void show();
 friend void show1();
}; 
void show()
{
 show1();
}
void show1(){}
int main()
{
 A a;
 show();
 show1();
}