为什么重载“<<”运算符的友元函数的返回类型必须是引用？答案

【问题标题】：Why does the return type of a friend function that is overloading the "<<" operator have to be a reference?为什么重载“<<”运算符的友元函数的返回类型必须是引用？
【发布时间】：2015-06-24 16:50:41
【问题描述】：

friend ostream &operator<<( ostream&, Complex& );

为什么我不能直接使用

friend ostream operator<<( ostream&, Complex&);

【问题讨论】：

标签： class c++11 overloading pass-by-reference friend

【解决方案1】：

按值返回意味着对象需要被复制，否则它可能无效，这对于流可能会带来问题，因为原始（复制的源）对象可能会在调用其析构函数时自行清理。通过引用返回可以避免这种情况，更重要的是，链式调用将共享相同的ostream，而不是在每个<< 调用之后共享一个新流。

【讨论】：

【解决方案2】：

这不是一个严格的要求。如果你使用非参考版本，

ostream << a << b << c

将在操作符

【讨论】：

【解决方案3】：

std::ostream 明确阻止您复制它。请注意，它有一个已删除的复制构造函数。

因此，如果你试图按值返回它，会导致编译器错误。

【讨论】：

【解决方案4】：

不是必须，但有几个原因可以解释为什么这是一个常见的选择。

许多处理流的 STL 类和对象通常选择按引用返回，因为这允许链接

class MyClass {
  public:

  MyClass(int v) : value(v) {}
  int value;

  friend MyClass &operator<<( MyClass&, MyClass& );

};

MyClass &operator<< (MyClass& a, MyClass& b) {
    a.value += b.value;
    return a;
}

int main() {
    MyClass a(2);
    MyClass b(3);
    MyClass c(5);

    a << b << c; // Chaining

    std::cout << a.value; // 10
}

Live Example

如果要按值返回，这不可能在一行中完成

a << b; // Can't chain
a << c;

关于上述类的另一个重要原因是，处理流意味着您不能复制流 (https://stackoverflow.com/a/6010930/1938163)，因为它不太有意义。

这也意味着如果你将流对象保持在对象的状态中，你就不能按值返回（你会得到一个隐式删除的复制构造函数）

class MyClass {
  public:

  MyClass(std::string str) {
    ss << str;
  }
  std::stringstream ss; // This CANNOT be copied

  friend MyClass operator<<( MyClass&, MyClass& );

};

MyClass operator<< (MyClass& a, MyClass& b) {
    a.ss << b.ss.str();
    return a; // Can't do this! Copy ctor is implicitly deleted due to ss
}

Live Example

在后者中，通过引用返回的常见情况几乎是必须的。

除了这些情况之外，没有人强迫您通过引用返回。它还取决于您的用例，更重要的是，取决于您的对象如何管理其资源（请记住，如果不涉及 RVO，则按值返回可能涉及析构函数）。

【讨论】：