【C++】 40_前置操作符和后置操作符

值得思考的问题

• 下面的代码有没有区别？为什么？

void code()
{
    int i = 0;

    i++;        // i 的值作为返回值， i 自增 1 
    ++i;        // i 自增 1， i 作为返回值
}

编程实验： 真的有区别吗？

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int i = 0;
    
    i++;
    
    ++i;

    return 0;
}

vc++ 2010 汇编

    int i = 0;
0127136E  mov         dword ptr [i],0  

    i++;
01271375  mov         eax,dword ptr [i]  
01271378  add         eax,1  
0127137B  mov         dword ptr [i],eax  

    ++i;
0127137E  mov         eax,dword ptr [i]  
01271381  add         eax,1  
01271384  mov         dword ptr [i],eax  

g++ 汇编

14            int i = 0;
0804869d:   movl $0x0,0x1c(%esp)
16            i++;
080486a5:   addl $0x1,0x1c(%esp)
18            ++i;
080486aa:   addl $0x1,0x1c(%esp)

对于基础数据类型，在工程上没有任何区别。
由于实例中没有使用返回值，经过编译器优化后，生成相同的汇编代码。

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高效
• 优化后的二进制程序失去了 C/C++ 的原生语义
• 不可能从编译后的二进制程序完全还原 C/C++ 程序

C/C++ 开发的软件无法完全反编译

思考：
++ 操作符可以重载吗？如何区分前置 ++ 和后置 ++？

++ 操作符重载

• ++ 操作符可以被重载

  • 全局函数和成员函数均可进行重载【推荐成员函数】
  • 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

编程实验： ++ 操作符的重载

#include <iostream>

using namespace std;

class Test
{
private:
    int mValue;
public:
    Test(int i)
    {
        mValue = i;
    }
    
    int value()
    {
        return mValue;
    }
    
    Test& operator ++ ()
    {
        mValue = mValue + 1;
        
        return *this;
    }
    
    Test operator ++ (int)          // 返回值而不是引用
    {
        Test ret(mValue);
        
        mValue = mValue + 1;
        
        return ret;
    }
};

int main()
{
    Test t1(0);
    Test t2(0);
    
    Test tt1 = t1++;
    cout << t1.value() << endl;
    cout << tt1.value() << endl;
    
    Test tt2 = ++t2;
    cout << t2.value() << endl;
    cout << tt2.value() << endl;

    return 0;
}

输出：
1
0
1
1

后置 ++ 操作符重载分析：

Test operator ++ (int)
{
    Test ret(mValue);
        
    mValue = mValue + 1;
        
    return ret;
}

• 在栈空间创建对象
• 调用构造函数
• 调用析构函数

真正的区别

• 对于基础类型的变量

  • 前置 ++ 的效率与后置 ++ 的效率基本相同
  • 根据项目组编码规范进行选择

• 对于类类型的对象

  • 前置 ++ 的效率高于后置 ++
  • 尽量使用前置 ++ 操作符提高程序效率

编程实验： 复数类的进一步完善

Complex.h

#ifndef _COMPLEX_H_
#define _COMPLEX_H_

class Complex
{
private:
    double a;
    double b;

public:
    Complex(int a = 0, int b = 0);
    int getA();
    int getB();
    int getModulus();
    
    Complex operator + (const Complex& c);
    Complex operator - (const Complex& c);
    Complex operator * (const Complex& c);
    Complex operator / (const Complex& c);
    
    bool operator == (const Complex& c);
    bool operator != (const Complex& c);
    
    Complex& operator = (const Complex& c);
    
    Complex& operator ++ ();
    Complex operator ++ (int);
    Complex& operator -- ();
    Complex operator -- (int);
};

#endif

Complex.cpp

#include "Complex.h"
#include <math.h>

Complex::Complex(int a, int b)
{
    this->a = a;
    this->b = b;
}

int Complex::getA()
{
    return a;
}

int Complex::getB()
{
    return b;
}

int Complex::getModulus()
{
    return sqrt(a * a + b * b);
}

Complex Complex::operator + (const Complex& c)
{
    double na = a + c.a;
    double nb = b + c.a;
    Complex ret(na, nb);
    
    return ret;
}

Complex Complex::operator - (const Complex& c)
{
    double na = a - c.a;
    double nb = b - c.b;
    Complex ret(na, nb);
    
    return ret;
}

Complex Complex::operator * (const Complex& c)
{
    double na = a * c.a - b * c.b;
    double nb = a * c.b + b * c.a;
    Complex ret(na, nb);
    
    return ret;
}

Complex Complex::operator / (const Complex& c)
{
    double nm = c.a * c.a + c.b * c.b;
    double na = (a * c.a + b * c.b) / nm;
    double nb = (b * c.a - a * c.b) / nm;
    Complex ret(na, nb);
    
    return ret;
}

bool Complex::operator == (const Complex& c)
{
    return (a == c.a) && (b == c.b);
}

bool Complex::operator != (const Complex& c)
{
    return !(*this == c);
}

// 为了实现循环赋值，将自身引用返回
Complex& Complex::operator = (const Complex& c)
{
    // 若意图自己给自己赋值，则跳过
    if( this != &c )
    {
        a = c.a;
        b = c.b;
    }
    
    return *this;
}

Complex& Complex::operator ++ ()
{
    a = a + 1;
    b = b + 1;
    
    return *this;
}

Complex Complex::operator ++ (int)
{
    Complex ret(a, b);
    
    a = a + 1;
    b = b + 1;
    
    return ret;
}

Complex& Complex::operator -- ()
{
    a = a - 1;
    b = b - 1;
    
    return *this;
}

Complex Complex::operator -- (int)
{
    Complex ret(a, b);
    
    a = a - 1;
    b = b - 1;
    
    return ret;
}

main.cpp

#include <iostream>
#include "Complex.h"

using namespace std;

int main()
{
    Complex c1(0, 0);
    Complex c2(0, 0);
    
    Complex c3 = c1++;
    
    cout << c3.getA() << endl;
    cout << c3.getB() << endl;
    
    Complex c4 = ++c2;
    
    cout << c4.getA() << endl;
    cout << c4.getB() << endl;

    return 0;
}

输出：
0
0
1
1

小结

• 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 ++

以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！