C++解析(21)：四个操作符

0.目录

1.逻辑操作符的陷阱

2.逗号操作符的分析

3.前置操作符和后置操作符

4.小结

1.逻辑操作符的陷阱

逻辑运算符的原生语义：

操作数只有两种值（true和false）

逻辑表达式不用完全计算就能确定最终值

最终结果只能是true或者false

示例——短路法则：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int func(int i)
{
    cout << "int func(int i) : i = " << i << endl;

    return i;
}

int main()
{
    if( func(0) && func(1) )
    {
        cout << "Result is true!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Result is false!" << endl;
    }

    cout << endl;

    if( func(0) || func(1) )
    {
        cout << "Result is true!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Result is false!" << endl;
    }

    return 0;
}

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out
int func(int i) : i = 0
Result is false!

int func(int i) : i = 0
int func(int i) : i = 1
Result is true!

逻辑操作符可以重载吗？重载逻辑操作符有什么意义？

示例——重载逻辑操作符：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Test
{
    int mValue;
public:
    Test(int v)
    {
        mValue = v;
    }
    int value() const
    {
        return mValue;
    }
};

bool operator && (const Test& l, const Test& r)
{
    return l.value() && r.value();
}

bool operator || (const Test& l, const Test& r)
{
    return l.value() || r.value();
}

Test func(Test i)
{
    cout << "Test func(Test i) : i.value() = " << i.value() << endl;

    return i;
}

int main()
{
    Test t0(0);
    Test t1(1);

    if( func(t0) && func(t1) )
    {
        cout << "Result is true!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Result is false!" << endl;
    }

    cout << endl;

    if( func(1) || func(0) )
    {
        cout << "Result is true!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Result is false!" << endl;
    }

    return 0;
}

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out
Test func(Test i) : i.value() = 1
Test func(Test i) : i.value() = 0
Result is false!

Test func(Test i) : i.value() = 0
Test func(Test i) : i.value() = 1
Result is true!

问题的本质分析：

1. C++通过函数调用扩展操作符的功能
2. 进入函数体前必须完成所有参数的计算
3. 函数参数的计算次序是不定的
4. 短路法则完全失效

逻辑操作符重载后无法完全实现原生的语义！

一些有用的建议：

• 实际工程开发中避免重载逻辑操作符
• 通过重载比较操作符代替逻辑操作符重载
• 直接使用成员函数代替逻辑操作符重载
• 使用全局函数对逻辑操作符进行重载

2.逗号操作符的分析

逗号操符( , )可以构成逗号表达式：

• 逗号表达式用于将多个子表达式连接为一个表达式
• 逗号表达式的值为最后一个子表达式的值
• 逗号表达式中的前N-1个子表达式可以没有返回值
• 逗号表达式按照从左向右的顺序计算每个子表达式的值

示例——逗号表达式之坑：

#include <iostream>

using namespace std;

void func(int i)
{
    cout << "func() : i = " << i << endl;
}

int main()
{
    int a[3][3] = {
        (0, 1, 2),
        (3, 4, 5),
        (6, 7, 8)
    };

    int i = 0;
    int j = 0;

    while( i < 5 )
        func(i),

    i++;

    for(i=0; i<3; i++)
    {
        for(j=0; j<3; j++)
        {
            cout << a[i][j] << '\t';
        }
        cout << endl;
    }

    (i, j) = 6;

    cout << "i = " << i << endl;
    cout << "j = " << j << endl;

    return 0;
}

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out
func() : i = 0
func() : i = 1
func() : i = 2
func() : i = 3
func() : i = 4
2	5	8
0	0	0
0	0	0
i = 3
j = 6

重载逗号操作符：

• 在 C++ 中重载逗号操作符是合法的
• 使用全局函数对逗号操作符进行重载
• 重载函数的参数必须有一个是类类型
• 重载函数的返回值类型必须是引用

示例——重载逗号操作符：

#include <iostream>

using namespace std;

class Test
{
    int mValue;
public:
    Test(int i)
    {
        mValue = i;
    }
    int value()
    {
        return mValue;
    }
};

Test& operator , (const Test& a, const Test& b)
{
    return const_cast<Test&>(b);
}

Test func(Test& i)
{
    cout << "func() : i = " << i.value() << endl;

    return i;
}

int main()
{
    Test t0(0);
    Test t1(1);
    Test tt = (func(t0), func(t1)); // Test tt = func(t1);

    cout << tt.value() << endl; // 1

    return 0;
}

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out
func() : i = 1
func() : i = 0
1

虽然最终结果是正确的，但是中间过程出错了！

问题的本质分析：

1. C++通过函数调用扩展操作符的功能
2. 进入函数体前必须完成所有参数的计算
3. 函数参数的计算次序是不定的
4. 重载后无法严格从左向右计算表达式

示例——不重载逗号操作符：

#include <iostream>

using namespace std;

class Test
{
    int mValue;
public:
    Test(int i)
    {
        mValue = i;
    }
    int value()
    {
        return mValue;
    }
};

Test func(Test& i)
{
    cout << "func() : i = " << i.value() << endl;

    return i;
}

int main()
{
    Test t0(0);
    Test t1(1);
    Test tt = (func(t0), func(t1)); // Test tt = func(t1);

    cout << tt.value() << endl; // 1

    return 0;
}

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out
func() : i = 0
func() : i = 1
1

不重载逗号操作符反而是对的！！！

工程中不要重载逗号操作符！

3.前置操作符和后置操作符

下面的代码有没有区别？为什么？

下列代码中的i++;和++i;在汇编代码中是一样的！

int main()
{
    int i = 0;

    i++;

    ++i;

    return 0;
}

意想不到的事实：

• 现代编译器产品会对代码进行优化
• 优化使得最终的二进制程序更加高效
• 优化后的二进制程序丢失了C/C++的原生语义
• 不可能从编译后的二进制程序还原C/C++程序

C/C++开发的软件无法完全反编译！

++操作符可以重载吗？如何区分前置++和后置++？

++操作符可以被重载：

• 全局函数和成员函数均可进行重载
• 重载前置++操作符不需要额外的参数
• 重载后置++操作符需要一个int类型的占位参数

示例——重载++操作符：

#include <iostream>

using namespace std;

class Test
{
    int mValue;
public:
    Test(int i)
    {
        mValue = i;
    }

    int value()
    {
        return mValue;
    }

    Test& operator ++ ()
    {
        ++mValue;

        return *this;
    }

    Test operator ++ (int)
    {
        Test ret(mValue);

        mValue++;

        return ret;
    }
};

int main()
{
    Test t(0);
    cout << "t.value() = " << t.value() << endl;

    Test tt = t++;
    cout << "t.value() = " << t.value() << endl;
    cout << "tt.value() = " << tt.value() << endl;

    tt = ++t;
    cout << "t.value() = " << t.value() << endl;
    cout << "tt.value() = " << tt.value() << endl;

    return 0;
}

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out
t.value() = 0
t.value() = 1
tt.value() = 0
t.value() = 2
tt.value() = 2

真正的区别：

• 对于基础类型的变量
  1. 前置++的效率与后置++的效率基本相同
  2. 根据项目组编码规范进行选择
• 对于类类型的对象
  1. 前置++的效率高于后置++
  2. 尽量使用前置++操作符提供程序效率

4.小结

• C++从语法上支持逻辑操作符重载
• 重载后的逻辑操作符不满足短路法则
• 工程开发中不要重载逻辑操作符
• 通过重载比较操作符替换逻辑操作符重载
• 通过专用成员函数替换逻辑操作符重载
• 逗号表达式从左向右顺序计算每个子表达式的值
• 逗号表达式的值为最后一个子表达式的值
• 操作符重载无法完全实现逗号操作符的原生意义
• 工程开发中不要重载逗号操作符
• 编译优化使得最终的可执行程序更加高效
• 前置++操作符和后置++操作符都可以被重载
• ++操作符的重载必须符合其原生语义
• 对于基础类型，前置++与后置++的效率几乎相同
• 对于类类型，前置++的效率高于后置++