C++之运算符重载（前置++和后置++）

今天在阅读《google c++ 编程风格》的文档的时候，5.10. 前置自增和自减：有一句话引起了我的注意：

对于迭代器和其他模板对象使用前缀形式 (++i) 的自增, 自减运算符.，理由是 前置自增 (++i) 通常要比后置自增 (i++) 效率更高。于是我查了查前置++和后置++的区别。

注意：《more effective c++》条款8也专门叙述了问题。后来我发现，下面的文章基本就是它的翻版，哈哈

前置++和后置++的区别 

int a = 0;
++ a;   //前置++
a++;    //后置++

《C专家编程》中有如下描述（P276，人民邮电出版社）：

++a表示取a的地址，增加它的内容，然后把值放在寄存器中；

a++表示取a的地址，把它的值装入寄存器，然后增加内存中的a的值；

另外，网上找了篇文章，通过从运算符重载的角度来探讨他们的不同，如下：

假设有一个类Age，描述年龄。该类重载了前置++和后置++两个操作符，以实现对年龄的自增。

class Age
{
public:

    Age& operator++() //前置++
    {
        ++i;
        return *this;
    }

    const Age operator++(int) //后置++
   {
        Age tmp = *this;
        ++(*this);  //利用前置++
        return tmp;
    }

    Age& operator=(int i) //赋值操作
    {
        this->i = i;
        return *this;
    }

private:
    int i;
};

从上述代码，我们可以看出前置++和后置++，有3点不同：

1. 返回类型不同
2. 形参不同
3. 代码不同
4. 效率不同

返回值类型的区别

前置++的返回类型是Age&，后置++的返回类型const Age。这意味着，前置++返回的是左值，后置++返回的是右值。（关于左值和右值的讨论很多，见本文下面）

左值和右值，决定了前置++和后置++的用法。

int main()
{
    Age a;

    (a++)++;  //编译错误
    ++(a++);  //编译错误
    a++ = 1;   //编译错误
    (++a)++;  //OK
    ++(++a);  //OK
    ++a = 1;   //OK
}

++的类型是const Age，自然不能对它进行前置++、后置++、赋值等操作。

++a的类型是Age&，当然可以对它进行前置++、后置++、赋值等操作

 

a++的返回类型为什么要是const对象呢？

有两个原因：

1. 如果不是const对象，a(++)++这样的表达式就可以通过编译。但是，其效果却违反了我们的直觉 。a其实只增加了1，因为第二次自增作用在一个临时对象上。
2. 另外，对于内置类型，(i++)++这样的表达式是不能通过编译的。自定义类型的操作符重载，应该与内置类型保持行为一致 。

a++的返回类型如果改成非const对象，肯定能通过编译，但是我们最好不要这样做。

 

++a的返回类型为什么是引用呢？

这样做的原因应该就是：与内置类型的行为保持一致。前置++返回的总是被自增的对象本身。因此，++(++a)的效果就是a被自增两次。

 

形参的区别

前置++没有形参，而后置++有一个int形参，但是该形参也没有被用到。很奇怪，难道有什么特殊的用意？

其实也没有特殊的用意，只是为了绕过语法的限制。

 

前置++与后置++的操作符重载函数，函数原型必须不同。否则就违反了“重载函数必须拥有不同的函数原型”的语法规定。

虽然前置++与后置++的返回类型不同，但是返回类型不属于函数原型。为了绕过语法限制，只好给后置++增加了一个int形参。

 

原因就是这么简单，真的没其他特殊用意。其实，给前置++增加形参也可以；增加一个double形参而不是int形参，也可以。只是，当时就这么决定了。

 

代码实现的区别

前置++的实现比较简单，自增之后，将*this返回即可。需要注意的是，一定要返回*this。

后置++的实现稍微麻烦一些。因为要返回自增之前的对象，所以先将对象拷贝一份，再进行自增，最后返回那个拷贝。

 

在Age的代码中，后置++利用了前置++来实现自增。这样做是为了避免“自增的代码”重复。

在本例中，自增的代码很简单，就是一行++i，没有必要这样做。但是在其它自增逻辑复杂的例子中，这么做还是很有必要的。

 

效率的区别

如果不需要返回自增之前的值，那么前置++和后置++的计算效果都一样。但是，我们仍然应该优先使用前置++，尤其是对于用户自定义类型的自增操作。

前置++的效率更高，理由是：后置++会生成临时对象。

 

从Age的后置++的代码实现也可以看出这一点。

const Age operator++(int) //后置++
{
    Age tmp = *this;
    ++(*this);  //利用前置++
    return tmp;
}

很明显，tmp是一个临时对象，会造成一次构造函数和一次析构函数的额外开销。虽然，编译器在某些情况下可以优化掉这些开销。但是，我们最好不要依赖编译器的行为。

所以，在非内置类型的时候，尽量使用前置++，因为效率高（后置自增，效率低）