+= 运算符是如何在 C++ 中实现的？

Question

这是我一直在思考的问题，但从未找到任何资源来说明这个问题的答案。事实上，它不仅适用于+=，也适用于其兄弟姐妹，即-=、*=、/= 等（当然不是==）。

考虑这个例子，

int a = 5;
a += 4;
//this will make 'a' 9

现在考虑等价的表达式：

a = a + 4;
//This also makes 'a' 9

如果 += 只是 a = a + <rhs of +=> 的简写 重载 + 运算符也应该隐式重载+=，除非另有显式重载。但事实并非如此。这意味着，a += b 不会转换为 a = a + b。但是为什么不以这种方式实施呢？就像在编译期间将其简单地转换为a = a + b 而不是将其作为运算符单独实现不是更容易吗？这也有助于运算符重载，其中a += b、a 和b 是同一类的对象不必显式重载，只需重载+ 就足够了？

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编辑： this 答案让我的问题变得更加清晰
让我用一个需要重载运算符的例子来解释我的问题：

class A {
    int ivar;
public:
    A() = default;
    A(int par_ivar) : ivar(par_ivar) { }
    A(A& a) {
        this.ivar = a.ivar;
    }
    A(A&& a) noexcept {
        this.ivar = a.ivar;
    }
    A operator+(const A& a) const {
        A temp_a;
        temp_a.ivar = this.ivar + a.ivar;
        return temp_a;
    }
    void operator=(const A& a) {
        this.ivar = a.ivar;
    }
    ~A() = default;
};

现在，让我们看看 2 个程序的结果：
prog1：

int main() {
    A a1(2);
    A a2(3);
    a1 = a1 + a2;  //a1.ivar = 5
    return 0;
}

程序2：

int main() {
    A a1(2);
    A a2(3);
    a1 += a2;  //compilation error!!
    return 0;
}

即使两个程序都打算做，不，做同样的事情，一个编译并运行（希望我的重载是正确的）另一个甚至没有编译！如果 += 被简单地替换为适当的 + 和 =，我们就不会觉得需要显式重载 +=。这是有意的，还是等待添加的功能？

Answer 1

运算符不是从其他生成的（C++20 中使用/从 除外）：

提供operator < 不允许a > b（这确实“逻辑上”等效于b < a）。你必须实现所有（甚至通过重用一些）。

对于类，a += b 不是 a = a + b 的简写

但对于a.operator +=(b) 或operator +=(a, b)

同样a = a + b 是a.operator=(operator +(a, b))（或其变体）的简写

在实践中，从operator += 实现operator+ 比反过来执行效率更高。

即使用户可能会根据他们的名字期待类似的行为，它们也是常规函数。

我已经看到一个矩阵迭代器，++it 增加列索引，而it++ 增加行索引。

如果+= 只是a = a + <rhs of +=> 的简写，则重载+ 运算符也应该隐含overload +=，除非以其他方式显式重载。但事实并非如此。这意味着，a += b 不会转换为 a = a + b。

（可能）理性不生成可能是性能和控制：

向量（用于数学）或矩阵是很好的例子：

4 种可能的重载

Matrix operator+(Matrix&& lhs, Matrix&& rhs)      { return std::move(lhs += rhs); }
Matrix operator+(Matrix&& lhs, const Matrix& rhs) { return std::move(lhs += rhs); }
Matrix operator+(const Matrix& lhs, Matrix&& rhs) { return std::move(rhs += lhs); } // + is symmetrical :)
Matrix operator+(const Matrix& lhs, const Matrix& rhs) { auto tmp{lhs}; return tmp += rhs; }

该决定的副作用是允许给运算符赋予不同的含义，如“名称运算符”：

if (42 <in> std::vector{4, 8, 15, 16, 23, 42})

Answer 2

使用a = a + b 将意味着使用copy assignment（因为使用了operator =）。另一方面，a += b 默认是复合赋值。

根据cppreference，

复制赋值运算符将对象a的内容替换为b的内容的副本（b没有被修改）。

和

复合赋值运算符将对象a的内容替换为a的前一个值和b的值之间的二元运算的结果。

使用a = a + b，因此会导致不必要的内存使用，因为a 必须在其值更改之前复制一次。