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C++ 是否需要重载运算符的特殊右值变体？

coder 2024-02-20 原文

在类似 Operator Overloading 的问题+答案中，据说重载二元运算符(例如 operator+)的最佳方法是:

class X {
  X& operator+=(const X& rhs)
  {
    // actual addition of rhs to *this
    return *this;
  }
};
inline X operator+(X lhs, const X& rhs)
{
  lhs += rhs;
  return lhs;
}
因此，

operator+ 本身通过值获取 lhs，通过 const 引用获取 rhs，并通过值返回更改后的 lhs .

我无法理解如果使用右值作为 lhs 调用这里会发生什么:这仍然是需要的单一定义吗(编译器是否会优化参数和返回值)，或者添加与右值引用一起使用的运算符的第二个重载版本是否有意义？

编辑:

有趣的是，在 Boost.Operators ，他们谈论这个实现:

T operator+( const T& lhs, const T& rhs )
{
   T nrv( lhs );
   nrv += rhs;
   return nrv;
}

它允许命名返回值优化，但默认情况下不使用它，因为:

Sadly, not all compiler implement the NRVO, some even implement it in an incorrect way which makes it useless here

这些新信息不足以让我提供完整的答案，但它可能会让其他一些聪明的人得出一个包罗万象的结论。

最佳答案

这个签名:

inline X operator+(X lhs, const X& rhs)

允许右值和左值作为操作的左侧。左值将被复制到 lhs，xvalues 将被移动到 lhs，而 prvalues 将被直接初始化到 lhs。

通过值获取 lhs 和通过 const& 获取 lhs 之间的区别在我们链接多个 + 操作时体现出来.让我们做一个表格:

+====================+==============+=================+
|                    | X const& lhs | X lhs           |
+--------------------+--------------+-----------------+
| X sum = a+b;       | 1 copy       | 1 copy, 1 move  |
| X sum = X{}+b;     | 1 copy       | 1 move          |
| X sum = a+b+c;     | 2 copies     | 1 copy, 2 moves |
| X sum = X{}+b+c;   | 2 copies     | 2 moves         |
| X sum = a+b+c+d;   | 3 copies     | 1 copy, 3 moves |
| X sum = X{}+b+c+d; | 3 copies     | 3 moves         |
+====================+==============+=================+

通过 const& 获取第一个参数会增加拷贝数。每个操作都是一个拷贝。按值缩放第一个参数的拷贝数。每个操作只是一个移动但是第一个参数是左值意味着一个额外的拷贝(或 xvalues 的一个额外移动)。

如果你的类型移动起来并不便宜——对于那些移动和复制是等价的情况——那么你想通过 const& 获取第一个参数，因为它至少和另一个一样好情况下，没有理由大惊小怪。

但如果移动成本更低，您实际上可能想要两个重载:

X operator+(X const& lhs, X const& rhs) {
    X tmp(lhs);
    tmp += rhs;
    return tmp;
}

X operator+(X&& lhs, X const& rhs) {
    lhs += rhs;
    return std::move(lhs);
}

这将对所有中间临时对象使用移动而不是拷贝，但会在第一个上为您节省一个移动。不幸的是，最好的解决方案也是最冗长的。

关于C++ 是否需要重载运算符的特殊右值变体？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/42039077/

变体运算符codelhsconstc++operator-overloadingrvalue-referencervalue

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