重载后增量

Question

假设我们有一个类myClass 存储一个int。我想重载标准运算符，如+、=、+=、++ 等。如何重载后缀增量，即operator++(int)，以便在计算表达式后完成实际增量？我的意思是，在下面的代码执行完 bean 之后，

myClass object1(0), object2(1);
object1 = object2++ + object2;

我希望 object1 和 object2 都持有 2。

天真的方法

myClass& operator++(int){
  myClass tmp(x) //x - stored value
  ++x;
  return tmp;
}

不起作用，因为在 + 之前调用了 ++。

我一直在寻找这个问题的答案，但没有发现任何相关信息。坦率地说，直到最近我还认为不可能做到这一点。

Answer 1

您的代码：

myClass object1(0), object2(1);
object1 = object2++ + object2;

实际上具有未指定的行为，根据 §8.3.6/9：

函数参数的求值顺序未指定。

并且由于该表达式被转换为以下内容：

operator=(objec1, operator+(operator++(.., object2), object))

避免这种不便的明显方法是在求和之后执行增量：

object1 = object + object2;
object++;

或者（假设operator*也被定义了）：

object1 = object2 * 2;
object++;

---

根据 §1.9/15，如果它们是标量类型，那将是未定义的行为：

除非另有说明，对单个运算符的操作数和单个表达式的子表达式的求值是无序的。 [注意：在程序执行期间多次评估的表达式中，其子表达式的未排序和不确定排序的评估不需要在不同的评估中一致地执行。 — end note ] 运算符的操作数的值计算在运算符结果的值计算之前排序。如果标量对象上的副作用相对于同一标量对象的另一个副作用或使用同一标量对象的值的值计算是未排序的，并且它们不是潜在的并发 (1.10)，则行为未定义。

Answer 2

正如 cmets 中所述 - 这是一个糟糕的主意，因为您的代码语义与 operator++ 正常工作方式的语义不匹配，因此查看您的代码的其他人，甚至可能是您以后的自己，都会感到困惑。

为此，您需要使用一种称为表达式模板的技术。这并不简单，但基本思想是operator++ 和operator+（以及任何其他运算符）将返回新类型的对象（例如Myclass_expr），并且该对象会在运行时构建一个表达式；所以x++ + x 的结果将是一棵小树，上面写着“这个表达式意味着将 x 添加到 x 然后递增 x”。尚未执行实际的算术运算。

最后，Myclass_expr 将有一个到 Myclass 的转换运算符，其中包含遍历存储的表达式并按您想要的顺序执行所有计算的逻辑。

要查看此示例，请查看 Eigen 矩阵库。

Answer 3

好的，我找到了一个丑陋但简单的方法来做到这一点，所以我将它发布给后代。我在myClass 中添加了一个myClass * ptr 字段。它通常存储nullptr，但在operator++(int) 返回的对象中除外。在这种情况下，ptr 存储一个指向应该递增的对象的指针。我还修改了析构函数，以便在销毁临时对象时执行增量：

    myClass& operator++(int){
      myClass tmp(x);
      tmp.ptr = this;
      return tmp;
    }

    ~myClass(){
      if(ptr != nullptr)
        ++ptr->x;
    }

虽然没有标准化，tmp 通常会在到达分号时被破坏，即在执行x++ + x + x; 时，在计算总和后进行递增。

Answer 4

myClass object1(0), object2(1);
object1 = object2++ + object2;

类似于：

int i1 = 0; i2 = 1;
i1 = i2++ + i2;

不保证产生确定性值。 i2++ 和 i2 的评估不保证从左到右。根据首先评估哪个，该表达式的 RHS 可以评估为 3 或 2。

你应该重新考虑你的代码。

制作：

object1 = object2;
object1 += (object2++);

或

object1 = (object2++);
object1 += object2;

取决于你的意图。