操作符重载（三）

目录

1. 结论

前面两次笔记都是c++中可以重载且无副作用的操作符，本次笔记比较特殊，主要列出两个c++语法允许重载、但在工程中不应该（不允许）重载的操作符：

• 逻辑操作符 && 和 ||
• 逗号操作符,构成的逗号表达式

这两个操作符在工程中不允许重载的原因是：重载后无法完全实现操作符的原生语义。

2. 逻辑操作符重载

先来回忆一下逻辑操作符的原生语义

• 操作数只有true和false两种值
• 逻辑表达式不需要完全计算就能确定最终结果（短路法则）
• 最终结果也只能是true或者false

c++语法是允许重载逻辑操作符的，看下面的示例代码

#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);

    /*
     * 根据短路法则，期望的正确输出为:
     * test func(test i) : i.value() = 0
     * result is false!
    */
    if( func(t0) && func(t1) )
    {
        cout << "result is true!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "result is false!" << endl;
    }

    cout << endl;

    /*
     * 根据短路法则，期望的正确输出为:
     * test func(test i) : i.value() = 1
     * result is true!
    */
    if( func(1) || func(0) )
    {
        cout << "result is true!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "result is false!" << endl;
    }

    return 0;
}

代码中注释了我们期待的正确输出，但实际运行结果一个都没对上，为什么呢？

• 操作符重载的本质是通过函数调用扩展操作符的功能，47行和63行的if条件分别等价于operator && (func(t0), func(t1))和operator || (func(t1), func(t0))
• 重载函数在进入函数体之前必须完成所有参数的计算，而函数参数的计算顺序是不确定的
• 短路法则完全失效，逻辑操作符重载后无法完全实现原生语义

因此，在工程中应当避免重载逻辑操作符，建议采用重载比较操作符或提供成员函数的方式，来代替重载逻辑操作符。

3. 逗号操作符重载

逗号操作符,可以构成逗号表达式，下面是逗号表达式的原生语义

• 逗号表达式用于将多个子表达式连接为一个表达式，如exp1, exp2, exp3, ... , expn
• 逗号表达式中前n-1个子表达式可以没有返回值，最后一个子表达式必须有返回值
• 逗号表达式的最终结果为最后一个子表达式的值
• 逗号表达式严格按照从左向右的顺序计算每个子表达式的值

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

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

int main()
{
    int a[3][3] =
    {
        (0, 1, 2),   //逗号表达式，等价于a[3][3] = {2, 5, 8,};
        (3, 4, 5),
        (6, 7, 8)
    };

    int i = 0;
    int j = 0;

    while (i < 5)
        func(i),    //逗号表达式，等价于func(i), i++;

             i++;

    cout << endl;

    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        for (j = 0; j < 3; j++)
        {
            cout << a[i][j] << endl;
        }
    }

    cout << endl;

    (i, j) = 6;  //逗号表达式，等价于 j = 6;

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

    return 0;
}

在c++中重载逗号操作符是合法的，重载函数的参数必须有一个是类类型，且重载函数的返回值类型必须是引用

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

看下面的示例代码

#include <iostream>
#include <string>

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);

    /*
     * 期望的正确输出为:
     * func() : i = 0
     * func() : i = 1
     * 1
    */
    test tt = (func(t0), func(t1));
    cout << tt.value() << endl;

    return 0;
}

虽然第44行输出结果和预期相符，但第43行输出和预期不符，原因和逻辑操作符重载一样，都是由函数参数计算顺序的不确定性造成的，也就是说：

• 逗号操作符重载后，构成的逗号表达式无法严格按照从左向右的顺序计算各个子表达式
• 逗号操作符重载后无法完全实现原生语义
• 因此，在工程中不要重载逗号操作符