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C++顶用赋值形式op=代替单独形式op

2017-11-06 08:00 星期一 所属: C语言/C++ 教程 浏览:449

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大大都措施员认为假如他们能这样写代码:

x = x + y; x = x – y;

那他们也能这样写:

x += y; x -= y;

假如x和y是用户界说的范例(user-defined type),就不能确保这样。就C++来说,operator+、operator=和operator+=之间没有任何关系,因此假如你想让这三个operator同时存在并具有你所期望的干系,就必需本身实现它们。同理,operator -, *, /, 等等也一样。

确保operator的赋值形式(assignment version)(譬喻operator+=)与一个operator的单独形式(stand-alone)(譬喻 operator+ )之间存在正常的干系,一种好要领是后者(指operator+ 译者注)按照前者(指operator+= 译者注)来实现(拜见条款6)。这很容易:

class Rational {
 public:
  ...
  Rational& operator+=(const Rational& rhs);
  Rational& operator-=(const Rational& rhs);
};
// operator+ 按照operator+=实现;
//有关为什么返回值是const的表明,
//拜见Effective C++条款21 和 109页 的有关实现的告诫
const Rational operator+(const Rational& lhs,const Rational& rhs)
{
 return Rational(lhs) += rhs;
}
// operator- 按照 operator -= 来实现
const Rational operator-(const Rational& lhs,const Rational& rhs)
{
 return Rational(lhs) -= rhs;
}

在这个例子里,从零开始实现operator+=和-=,而operator+ 和operator- 则是通过挪用前述的函数来提供本身的成果。利用这种设计要领,只用维护operator的赋值形式就行了。并且假如假设operator赋值形式在类的public接口里,这就不消让operator的单独形式成为类的友元(拜见Effective C++ 条款19)。


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假如你不介怀把所有的operator的单独形式放在全局域里,那就可以利用模板来替代单独形式的函数的编写:

template<class T>
const T operator+(const T& lhs, const T& rhs)
{
 return T(lhs) += rhs; // 拜见下面的接头
}
template<class T>
const T operator-(const T& lhs, const T& rhs)
{
 return T(lhs) -= rhs; // 拜见下面的接头
}
...

利用这些模板,只要为operator赋值形式界说某种范例,一旦需要,其对应的operator单独形式就会被自动生成。

这样编写确实不错,可是到今朝为止,我们还没有思量效率问题,效率究竟是本章的主题。在这里值得指出的是三个效率方面的问题。第一、总的来说operator的赋值形式比其单独形式效率更高,因为单独形式要返回一个新工具,从而在姑且工具的结构和释放上有一些开销。operator的赋值形式把功效写到左边的参数里,因此不需要生成姑且工具来容纳operator的返回值。

第二、提供operator的赋值形式的同时也要提供其尺度形式,答允类的客户端在便利与效率上做出折衷选择。也就是说,客户端可以抉择是这样编写:

Rational a, b, c, d, result;
...
result = a + b + c + d; // 大概用了3个姑且工具
// 每个operator+ 挪用利用1个

照旧这样编写:

result = a; //不消姑且工具
result += b; // 不消姑且工具
result += c; //不消姑且工具
result += d; //不消姑且工具

前者较量容易编写、debug和维护,而且在80%的时间里它的机能是可以被接管的(拜见条款16)。后者具有更高的效率,预计这对付汇编语言措施员来说会更直观一些。通过提供两种方案,你可以让客户端开拓人员用更容易阅读的单独形式的operator来开拓和debug代码,同时保存用效率更高的operator赋值形式替代单独形式的权力。并且按照operator的赋值形式实现其单独形式,这样你能确保当客户端从一种形式切换到另一种形式时,操纵的语义可以保持稳定。

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最后一点,涉及到operator单独形式的实现。再看看operator+ 的实现:

template<class T>
const T operator+(const T& lhs, const T& rhs)
{ return T(lhs) += rhs; }

表达式T(lhs)挪用了T的拷贝结构函数。它成立一个姑且工具,其值与lhs一样。这个姑且工具用来与rhs一起挪用operator+= ,操纵的功效被从operator+.返回。这个代码仿佛不消写得这么隐密。这样写不是更好么?

template<class T>
const T operator+(const T& lhs, const T& rhs)
{
 T result(lhs); // 拷贝lhs 到 result中
 return result += rhs; // rhs与它相加并返回功效
}

这个模板险些与前面的措施沟通,可是它们之间照旧存在重要的不同。第二个模板包括一个定名工具,result。这个定名工具意味着不能在operator+ 里利用返回值优化(拜见条款20)。第一种实现要领总可以利用返回值优化,所以编译器为其生成优化代码的大概就会更大。

告白中的事实迫使我指出表达式:

return T(lhs) += rhs;
#p#分页标题#e#

比大大都编译器但愿举办的返回值优化更巨大。上面第一个函数实现也有这样的姑且工具开销,就象你为利用定名工具result而淹灭的开销一样。然而未定名的工具在汗青上比定名工具更容易排除,因此当我们面临在定名工具和姑且工具间举办选择时,用姑且工具更好一些。它使你淹灭的开销不会比定名的工具还多,出格是利用老编译器时,它的淹灭会更少。

这里谈论的定名工具、未定名工具和编译优化是很有趣的,可是主要的一点是operator的赋值形式(operator+=)比单独形式(operator+)效率更高。做为一个库措施设计者,应该两者都提供,做为一个应用措施的开拓者,在优先思量机能时你应该思量思量用operator赋值形式取代单独形式。

 

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