为什么复制赋值运算符必须返回引用/常量引用？

Question

在 C++ 中，我不清楚从复制赋值运算符返回引用的概念。为什么复制赋值运算符不能返回新对象的副本？另外，如果我有类A，还有以下：

A a1(param);
A a2 = a1;
A a3;

a3 = a2; //<--- this is the problematic line

operator= 定义如下：

A A::operator=(const A& a)
{
    if (this == &a)
    {
        return *this;
    }
    param = a.param;
    return *this;
}

Answer 1

我猜，因为用户定义的对象应该表现得像内置类型。 例如：

char c;
while ((c = getchar()) != -1 ) {/* do the stuff */}

Answer 2

关于为什么operator= 通过引用返回而不是按值返回更可取的一点说明 --- 因为如果返回值，a = b = c 链将正常工作。

如果您返回一个引用，则只需完成最少的工作。一个对象的值被复制到另一个对象。

但是，如果您按值返回operator=，则每次调用赋值运算符时都会调用构造函数和析构函数！！

所以，给定：

A& operator=(const A& rhs) { /* ... */ };

那么，

a = b = c; // calls assignment operator above twice. Nice and simple.

但是，

A operator=(const A& rhs) { /* ... */ };

a = b = c; // calls assignment operator twice, calls copy constructor twice, calls destructor type to delete the temporary values! Very wasteful and nothing gained!

总而言之，价值回归并没有得到什么，反而会失去很多。

（注意：这并不是为了解决让赋值运算符返回左值的优势。阅读其他帖子了解为什么这可能更可取）

Answer 3

当您重载operator= 时，您可以编写它以返回您想要的任何类型。如果你想得够严重，你可以重载X::operator= 以返回（例如）一些完全不同的类Y 或Z 的实例。不过，这通常非常不可取。

特别是，您通常希望像 C 一样支持 operator= 的链接。例如：

int x, y, z;

x = y = z = 0;

在这种情况下，您通常希望返回被分配类型的左值或右值。剩下的问题是是返回对 X 的引用、对 X 的 const 引用还是 X（按值）。

返回对 X 的 const 引用通常不是一个好主意。特别是，允许​​ const 引用绑定到临时对象。临时对象的生命周期延长到它所绑定的引用的生命周期——但不是递归地延长到可能分配给的任何引用的生命周期。这使得返回悬空引用变得容易——const 引用绑定到一个临时对象。该对象的生命周期延长到引用的生命周期（在函数末尾结束）。到函数返回时，引用和临时的生命周期已经结束，所以分配的是一个悬空引用。

当然，返回一个非常量引用并不能提供完全的保护，但至少会让你更加努力。您仍然可以（例如）定义一些本地，并返回对它的引用（但大多数编译器也可以并且也会对此发出警告）。

返回值而不是引用既有理论问题，也有实际问题。从理论上讲，= 通常的含义与在这种情况下的含义之间存在基本的脱节。特别是，赋值通常意味着“获取这个现有的源并将其值分配给这个现有的目标”，它开始意味着更像“获取这个现有的源，创建它的副本，并将该值分配给这个现有的目标。 "

从实际的角度来看，尤其是在右值引用被发明之前，这可能会对性能产生重大影响——在将 A 复制到 B 的过程中创建一个全新的对象是出乎意料的，而且通常很慢。例如，如果我有一个小向量，并将其分配给一个更大的向量，我希望最多花费时间来复制小向量的元素加上（小）固定开销来调整大小目标向量。如果这涉及 两个 副本，一个从源到临时，另一个从临时到目标，以及（更糟糕的）临时向量的动态分配，我对操作复杂性的期望将是 完全销毁。对于一个小向量，动态分配的时间很容易比复制元素的时间长很多倍。

唯一的其他选项（在 C++11 中添加）是返回一个右值引用。这很容易导致意想不到的结果——像a=b=c; 这样的链式赋值可能会破坏b 和/或c 的内容，这是非常出乎意料的。

这使得返回一个普通引用（不是对 const 的引用，也不是一个右值引用）成为（合理地）可靠地产生大多数人通常想要的东西的唯一选项。

Answer 4

严格来说，复制赋值运算符的结果不需要返回引用，但为了模仿 C++ 编译器使用的默认行为，它应该返回对分配给的对象的非常量引用（一个隐式生成的复制赋值运算符将返回一个非常量引用 - C++03：12.8/10）。我已经看到相当多的代码从复制分配重载中返回void，但我不记得什么时候导致了严重的问题。例如，返回void 将阻止用户“赋值链接”（a = b = c;），并阻止在测试表达式中使用赋值结果。虽然这种代码绝不是闻所未闻的，但我也不认为它特别常见——尤其是对于非原始类型（除非类的接口打算用于这些类型的测试，例如 iostream）。

我不建议您这样做，只是指出这是允许的，而且似乎不会引起很多问题。

这些其他 SO 问题是相关的（可能不完全是骗人的），其中包含您可能感兴趣的信息/意见。

• Has anyone found the need to declare the return parameter of a copy assignment operator const?
• Overloading assignment operator in C++

Answer 5

用户自定义operator=的结果类型没有核心语言要求，但标准库确实有这样的要求：

C++98 §23.1/3：

” 这些组件中存储的对象类型必须满足CopyConstructible的要求 types (20.1.3)，以及Assignable types 的附加要求。

C++98 §23.1/4：

” 在表 64 中，T 是用于实例化容器的类型，t 是 T 的值，u 是（可能是 @987654329 @)T。

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按值返回副本仍然支持像a = b = c = 42; 这样的赋值链，因为赋值运算符是右关联的，即它被解析为a = (b = (c = 42));。但是返回一个副本会禁止像(a = b) = 666; 这样的无意义的结构。对于一个小的类，返回一个副本可能是最有效的，而对于一个较大的类，通过引用返回通常是最有效的（而一个副本，效率极低）。

在了解标准库要求之前，我曾经让 operator= 返回 void，以提高效率并避免支持基于副作用的坏代码的荒谬性。

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对于 C++11，default-ing 赋值运算符还需要 T& 结果类型，因为

C++11 §8.4.2/1：

” 显式默认的函数应 [...] 具有相同的声明函数类型（除了可能不同的 ref-qualifiers 和在 在复制构造函数或复制赋值运算符的情况下，参数类型可能是“引用非常量 T”，其中 T 是成员函数的类的名称）就好像它已被隐式声明一样

Answer 6

operator= 可以定义为返回任何你想要的。您需要更具体地了解问题实际上是什么；我怀疑你有复制构造函数在内部使用operator=，这会导致堆栈溢出，因为复制构造函数调用operator=，它必须使用复制构造函数无限返回A。

Answer 7

这部分是因为返回对self的引用比按值返回要快，但另外，它是为了允许原始类型中存在的原始语义。