More Effective C++----(7)不要重载"&&"、"||"、","

Item M7：不要重载"&&"、"||"、","

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与C一样，C++ 使用布尔表达式短路求值法(short-circuit evaluation)。这表示 一旦确定了布尔表达式的真假值，即使还有部分表达式没有被测试，布尔表达式也停止运算。例如：

char *p;
...
if ((p != 0) && (strlen(p) > 10)) ...

这里不用担心 当p为空时strlen无法正确运行，因为如果p不等于0的测试失败，strlen不会被调用。同样：

int rangeCheck(int index)
{
if ((index < lowerBound) || (index > upperBound)) ...
...
}

如果index小于lowerBound，它不会与upperBound进行比较。

很早以前，上述行为特性就被反复灌输给C和C++的程序员，所以他们都知道该特性。而且他们也依赖于短路求值法来写程序。例如在上述第一个代码中，当p为空指针时确保strlen不会被调用是很重要的，因为C++标准说(正如C标准所说) 用空指针调用strlen，结果不确定。

C++允许根据用户定义的类型，来定制&&和||操作符。方法是重载函数operator&& 和operator||，你能在全局重载或每个类里重载。然而如果你想使用这种方法，你必须知道你正在极大地改变游戏规则。因为你以函数调用法替代了短路求值法。也就是说如果你重载了操作符&&，对于你来说代码是这样的：

if (expression1 && expression2) ...

对于编译器来说，等同于下面代码之一：

if (expression1.operator&&(expression2)) ...
                              // when operator&& is a
                              // member function
if (operator&&(expression1, expression2)) ...
                              // when operator&& is a
                              // global function

这好像没有什么不同，但是函数调用法与短路求值法是绝对不同的。 首先当函数被调用时，需要运算其所有参数，所以调用函数functions operator&& 和 operator||时，两个参数都需要计算，换言之， 没有采用短路计算法。 第二是C++语言规范没有定义函数参数的计算顺序，所以没有办法知道表达式1与表达式2哪一个先计算。完全可能与具有从左参数到右参数计算顺序的短路计算法相反。

因此如果你重载&&或||，就没有办法提供给程序员他们所期望和使用的行为特性，所以不要重载&&和||。

同样的理由也适用于 逗号操作符，但是在我们深入研究它之前，我还是暂停一下，让你不要太惊讶，“逗号操作符？哪有逗号操作符？”确实存在。逗号操作符用于组成表达式，你经常在for循环的更新部分（update part）里遇见它。例如下面来源于Kernighan's and Ritchie's 经典书籍The C Programming Language 第二版(Prentice-Hall, 1988)的函数：

// reverse string s in place
void reverse(char s[])
{
for (int i = 0, j = strlen(s)-1;
     i < j;
     ++i, --j)         // 啊! 逗号操作符!
{
  int c = s[i];
  s[i] = s[j];
  s[j] = c;
}
}

在for循环的最后一个部分里，i被增加同时j被减少。在这里使用逗号很方便，因为在最后一个部分里只能使用一个表达式，分开表达式来改变i和j的值是不合法的。

对于内建类型&&和||，C++有一些规则来定义它们如何运算。 与此相同，也有规则来定义逗号操作符的计算方法。 一个包含逗号的表达式首先计算逗号左边的表达式，然后计算逗号右边的表达式；整个表达式的结果是逗号右边表达式的值。所以在上述循环的最后部分里，编译器首先计算++i，然后是—j，逗号表达式的结果是--j。

也许你想为什么你需要知道这些内容呢？因为你需要模仿这个行为特性，如果你想大胆地写自己的逗号操作符函数。 不幸的是你无法模仿。

如果你写一个非成员函数operator，你不能保证左边的表达式先于右边的表达式计算，因为函数（operator）调用时两个表达式做为参数被传递出去。但是你不能控制函数参数的计算顺序。所以非成员函数的方法绝对不行。

剩下的只有写成员函数operator的可能性了。即使这里你也不能依靠于逗号左边表达式先被计算的行为特性，因为 编译器不一定必须按此方法去计算。因此你不能重载逗号操作符，保证它的行为特性与其被料想的一样。重载它是完全轻率的行为。

你可能正在想这个重载恶梦究竟有没有完。毕竟如果你能重载逗号操作符，你还有什么不能重载的呢？正如显示的，存在一些限制，你 不能重载下面的操作符：

.              .*              ::             ?:
new          delete        sizeof      typeid
static_cast  dynamic_cast  const_cast  reinterpret_cast

你能重载：

operator new        operator delete
operator   new[]    operator delete[]
+    -   *   /   %   ^     &   |     ~
!    =   <   >  +=   -=   *=   /=   %=
^=  &=  |=  <<  >>   >>=  <<=  ==   !=
<=  >=  &&  ||  ++   --    ,   ->*  ->
()  []

（有关new和delete还有operator new, operator delete, operator new[], and operator delete[]的信息参见条款M8）

当然能重载这些操作符不是去重载的理由。操作符重载的目的是使程序更容易阅读，书写和理解，而不是用你的知识去迷惑其他人。如果你没有一个好理由重载操作符，就不要重载。 在遇到&&, ||, 和 ,时，找到一个好理由是困难的，因为无论你怎么努力，也不能让它们的行为特性与所期望的一样。

增：

在C++ Primer第五版中明确提出， 不应该重载取地址运算符。因为C++语言已经定义了这两种运算符用于类类型对象时的特殊含义，这一点与大多数运算符都不同，因为这种运算符已经有了内置的含义，重载之后将异于常态，从而导致类的用户无法使用。