C++ 编译器如何扩展前缀和后缀 operator++()？

Question

考虑：

class Example
{
private:
    int m_i;

public:
    Example(int i) : m_i{i} {}

    //Post-fix
    Example operator++(int) {m_i++; return *this;}

    //Pre-fix
    Example& operator++() {m_i++; return *this;}

    void print() const {std::cout << m_i << '\n'}
};

我正在对此进行试验，以确定编译器如何扩展对前缀和后缀运算符的调用。

例如，当我写这样的东西时：

Example e = 1;
e++;

我预计它会扩展为“e.operator++(int)”之类的东西，或者更进一步，我预计

e++(2);

扩展为“e.operator++(2).”之类的东西，但我得到的是编译器抱怨一些“不匹配调用 '(Example) (int)'”。

接下来我很好奇“++e”如何神秘地扩展为“e.operator++()”，即返回引用的那个。

玩了一些，我最终得到了：

Example e = 1;
++e++;
e.print();

其中打印了 2，然后：

Example e = 1;
(++e)++;
e.print();

其中打印了 3。

我知道 (++e) 返回一个对对象的引用，该对象随后会加一，所以这是有道理的。我还怀疑“++e++”在这里给了后缀运算符优先级（正如我在另一篇文章中读到的那样），所以这是增加后缀运算符返回的临时变量。这也是有道理的。这让我想知道表达式是怎样的

++++e
++e++++
++++e++
++++e++++

被扩展（它们都编译并运行并获得预期结果）。

真的，内部到底发生了什么，编译器如何知道要调用哪个 operator++()，以及这些表达式是如何扩展的（尤其是在前缀情况下）？ “operator++(int)”中占位符变量的作用是什么？

Answer 1

“operator++(int)”中占位符变量的作用是什么？

因为++ 运算符有两个不同的功能：后缀-++ 和前缀-++。因此，在重载它时，必须有两个不同的函数签名。

编译器如何知道调用哪个operator++()，

当您的代码使用前缀-++（例如：++e;）时，会调用签名为operator++() 的函数。当您的代码使用 postfix-++（例如：e++;）时，将调用签名为 operator++(int) 的函数，编译器将提供一个未指定的虚拟参数值。

从技术上讲，operator++(int) 的实现可以使用虚拟参数值。你可以通过写e.operator++(5);而不是e++;来传递你自己的价值。但这会被认为是不好的编码风格——重载运算符时，建议保留内置运算符的语义，以免混淆阅读代码的人。

请注意，您当前的 postfix-++ 实现不遵守此规则：正常语义是应返回前一个值；但您的代码会返回更新后的值。

++e++++;

要解析这个语句，你需要了解这些解析规则：

• 令牌由“最大咀嚼”解析，即这意味着++ e ++ ++;（而不是一些一元-+ 运算符）。
• 语言语法根据这些标记确定哪些表达式是哪些运算符的操作数。这个过程可以总结为precedence table。

查询该表达式的表格会告诉您：++(((e++)++))。使用我之前提到的扩展，这可以用函数调用表示法来写：

((e.operator++(0)).operator++(0)).operator++();

在这种情况下，这些函数需要从左到右调用，因为成员函数在被调用的表达式被计算之前不能被输入。

因此，假设我们在此语句之前有Example e(1);，则以下函数调用按此顺序发生：

• e.operator++(int) - 将e.m_i 设置为2 并返回一个临时的（我将其称为temp1 作为伪代码），temp1.m_i 作为2。
• temp1.operator++(int) - 将temp1.m_i 设置为3，并返回temp2，其m.i 是3
• temp2.operator++() - 将 temp2.m_i 设置为 4 并返回对 temp2 的引用。

---

注意。我的回答只谈论重载运算符是成员函数。也可以将++（两种形式）作为非成员重载。在这种情况下，我的描述中的行为不会改变，但是“用函数调用表示法编写”表达式会采用不同的语法。