More Effective C++：自增和自減

2019-11-17 05:33:19

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供稿：網(wǎng)友

　　很久以前（八十年代），沒有辦法區(qū)分++和--操作符的前綴與后綴調(diào)用。這個(gè)問題遭到程序員的報(bào)怨，于是C++語言得到了擴(kuò)展，答應(yīng)重載increment 和 decrement操作符的兩種形式。

　　然而有一個(gè)句法上的問題，重載函數(shù)間的區(qū)別決定于它們的參數(shù)類型上的差異，但是不論是increment或decrement的前綴還是后綴都只有一個(gè)參數(shù)。為了解決這個(gè)語言問題，C++規(guī)定后綴形式有一個(gè)int類型參數(shù)，當(dāng)函數(shù)被調(diào)用時(shí)，編譯器傳遞一個(gè)0做為int參數(shù)的值給該函數(shù)：

class UPInt { // "unlimited PRecision int"
public:
　UPInt& Operator++(); // ++ 前綴
　const UPInt operator++(int); // ++ 后綴
　UPInt& operator--(); // -- 前綴
　const UPInt operator--(int); // -- 后綴
　UPInt& operator+=(int); // += 操作符，UPInts
　// 與ints 相運(yùn)算
　...
};

UPInt i;

++i; // 調(diào)用 i.operator++();
i++; // 調(diào)用 i.operator++(0);
--i; // 調(diào)用 i.operator--();
i--; // 調(diào)用 i.operator--(0);
　　這個(gè)規(guī)范有一些古怪，不過你會(huì)習(xí)慣的。而尤其要注重的是這些操作符前綴與后綴形式返回值類型是不同的。前綴形式返回一個(gè)引用，后綴形式返回一個(gè)const類型。下面我們將討論++操作符的前綴與后綴形式，這些說明也同樣使用與--操作符。

　　從你開始做C程序員那天開始，你就記住increment的前綴形式有時(shí)叫做“增加然后取回”，后綴形式叫做“取回然后增加”。這兩句話非常重要，因?yàn)樗鼈兪莍ncrement前綴與后綴的形式上的規(guī)范。

// 前綴形式：增加然后取回值

UPInt& UPInt::operator++()
{
　*this += 1; // 增加
　return *this; // 取回值
}

// postfix form: fetch and increment

const UPInt UPInt::operator++(int)
{
　UPInt oldValue = *this; // 取回值
　++(*this); // 增加
　return oldValue; // 返回被取回的值
}
　　后綴操作符函數(shù)沒有使用它的參數(shù)。它的參數(shù)只是用來區(qū)分前綴與后綴函數(shù)調(diào)用。假如你沒有在函數(shù)里使用參數(shù)，許多編譯器會(huì)顯示警告信息，很令人討厭。為了避免這些警告信息，一種經(jīng)常使用的方法時(shí)省略掉你不想使用的參數(shù)名稱；如上所示。

　　很明顯一個(gè)后綴increment必須返回一個(gè)對(duì)象（它返回的是增加前的值），但是為什么是const對(duì)象呢？假設(shè)不是const對(duì)象，下面的代碼就是正確的：

UPInt i;
i++++; // 兩次increment后綴
// 運(yùn)算
　　這組代碼與下面的代碼相同：

i.operator++(0).operator++(0);
　　很明顯，第一個(gè)調(diào)用的operator++函數(shù)返回的對(duì)象調(diào)用了第二個(gè)operator++函數(shù)。

　　有兩個(gè)理由導(dǎo)致我們應(yīng)該厭惡上述這種做法，第一是與內(nèi)置類型行為不一致。當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)類碰到問題時(shí)，一個(gè)好的準(zhǔn)則是使該類的行為與int類型一致。而int類型不答應(yīng)連續(xù)進(jìn)行兩次后綴increment：

int i;
i++++; // 錯(cuò)誤!
　　第二個(gè)原因是使用兩次后綴increment所產(chǎn)生的結(jié)果與調(diào)用者期望的不一致。如上所示，第二次調(diào)用operator++改變的值是第一次調(diào)用返回對(duì)象的值，而不是原始對(duì)象的值。因此假如：

i++++;
　　是合法的，i將僅僅增加了一次。這與人的直覺相違反，使人迷惑（對(duì)于int類型和UPInt都是一樣）,所以最好禁止這么做。

　　C++禁止int類型這么做，同時(shí)你也必須禁止你自己寫的類有這樣的行為。最輕易的方法是讓后綴increment 返回const對(duì)象。當(dāng)編譯器碰到這樣的代碼：

i++++; // same as i.operator++(0).operator++(0);
　　它發(fā)現(xiàn)從第一個(gè)operator++函數(shù)返回的const對(duì)象又調(diào)用operator++函數(shù)，然而這個(gè)函數(shù)是一個(gè)non－const成員函數(shù)，所以const對(duì)象不能調(diào)用這個(gè)函數(shù)。假如你原來想過讓一個(gè)函數(shù)返回const對(duì)象沒有任何意義，現(xiàn)在你就知道有時(shí)還是有用的，后綴increment和decrement就是例子。（更多的例子參見Effective C++ 條款21）

　　假如你很關(guān)心效率問題，當(dāng)你第一次看到后綴increment函數(shù)時(shí), 你可能覺得有些問題。這個(gè)函數(shù)必須建立一個(gè)臨時(shí)對(duì)象以做為它的返回值，（參見條款19），上述實(shí)現(xiàn)代碼建立了一個(gè)顯示的臨時(shí)對(duì)象（oldValue），這個(gè)臨時(shí)對(duì)象必須被構(gòu)造并在最后被結(jié)構(gòu)。前綴increment函數(shù)沒有這樣的臨時(shí)對(duì)象。由此得出一個(gè)令人驚奇的結(jié)論，假如僅為了提高代碼效率，UPInt的調(diào)用者應(yīng)該盡量使用前綴increment，少用后綴increment，除非確實(shí)需要使用后綴increment。讓我們明確一下，當(dāng)處理用戶定義的類型時(shí)，盡可能地使用前綴increment，因?yàn)樗男瘦^高。

　　我們?cè)儆^察一下后綴與前綴increment 操作符。它們除了返回值不同外，所完成的功能是一樣的，即值加一。簡(jiǎn)而言之，它們被認(rèn)為功能一樣。那么你如何確保后綴increment和前綴increment的行為一致呢？當(dāng)不同的程序員去維護(hù)和升級(jí)代碼時(shí)，有什么能保證它們不會(huì)產(chǎn)生差異？除非你遵守上述代碼里的原則，這才能得到確保。這個(gè)原則是后綴increment和decrement應(yīng)該根據(jù)它們的前綴形式來實(shí)現(xiàn)。你僅僅需要維護(hù)前綴版本，因?yàn)楹缶Y形式自動(dòng)與前綴形式的行為一致。

　　正如你所看到的，把握前綴和后綴increment和decrement是輕易的。一旦了解了他們正確的返回值類型以及后綴操作符應(yīng)該以前綴操作符為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)的規(guī)則，就足夠了。

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