面向对象程序设计|理解++i和i++

news2024/10/6 22:24:54

首先我们从最简单的整型运算来理解前++和后++：

 将a=10再赋值20意味着(a=10)返回的是a的空间，又把这个20赋值给这个空间的内存，最后a=20；

++(++a)意味着++a返回的是空间（引用），可以继续作++的调用，引用使得++a是可修改的左值；

又由于后置++的优先级大于前置++，因此20行和21行的本质一样，会出现报错。因为a++操作通过临时量返回其值，该值是一个常量，因此不能被修改（不是左值），而后缀++需要对左值进行操作，所以会引起编译错误。
所谓的左值，说通俗一点就是可以被修改和引用的值，左值可以取地址。与之相对的就是右值。在使用时，左值可以作为右值，但右值不能作为左值。

以两道例题为例：

题目一：X的放大与缩小（运算符重载）

题目描述：

X字母可以放大和缩小，变为n行X（n=1,3,5,7,9,...,21）。例如，3行x图案如下：

现假设一个n行（n>0，奇数）X图案，遥控器可以控制X图案的放大与缩小。遥控器有5个按键，1）show，显示当前X图案；2）show++, 显示当前X图案，再放大图案，n+2；3）++show，先放大图案，n+2，再显示图案；4）show--，显示当前X图案，再缩小图案，n-2；5）--show，先缩小图案，n-2，再显示图案。假设X图案的放大和缩小在1-21之间。n=1时，缩小不起作用，n=21时，放大不起作用。

用类CXGraph表示X图案及其放大、缩小、显示。主函数模拟遥控器，代码如下，不可修改。请补充CXGraph类的定义和实现。

 输入要求：

第一行n，大于0的奇数，X图案的初始大小。

第二行，操作次数

每个操作一行，为show、show++、show--、--show、++show之一，具体操作含义见题目。

输出要求：

对每个操作，输出对应的X图案。

输入样例：

3
5
show
show++
show++
++show
--show

输出样例：

XXX
 X
XXX
 
XXX
 X
XXX
 
XXXXX
 XXX
  X
 XXX
XXXXX
 
XXXXXXXXX
 XXXXXXX
  XXXXX
   XXX
    X
   XXX
  XXXXX
 XXXXXXX
XXXXXXXXX
 
XXXXXXX
 XXXXX
  XXX
   X
  XXX
 XXXXX
XXXXXXX

代码示例：

#include<iostream>
#include<iomanip>
#include<cstring>
#include<string> 
#include<cmath>
#include<algorithm>
using namespace std;
 
class XGraph
{
private:
	int n;
public:
	XGraph(int nn) :n(nn) {}
	XGraph(XGraph& rhs)
	{
		n = rhs.n;
	}
	XGraph& operator++()//前置++，返回的是引用；前置用引用则是为了不产生临时变量，可以减少内存的消耗。
	{
		if (this->n <= 19)
		{
			this->n += 2;
		}
		return *this;
	}
	XGraph operator++(int)//后置++，返回的是临时对象，因为后置的时候原来的对象已经被++改变了。
	{					  //后置的函数的声明里面参数列表中比前置多了一个int，这里的int其实是作为区分前后置的标志，在函数体里面并没有直接地用到。
		XGraph temp = *this;
		if (this->n <= 19)
		{
			this->n += 2;
		}
		return temp;
	}
	XGraph& operator--()//原理与++或--相同
	{
		if (this->n >= 3)
		{
			this->n -= 2;
		}
		return *this;
	}
	XGraph operator--(int)
	{
		XGraph temp = *this;
		if (this->n >= 3)
		{
			this->n -= 2;
		}
		return temp;
	}
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const XGraph& rhs);//输出运算符重载，记住特定的格式
};
 
ostream& operator<<(ostream& out, const XGraph& rhs)
{
	for (int i = 0; i < (rhs.n + 1) / 2; i++)
	{
		for (int j = 0; j < i; j++)
		{
			cout << " ";
		}
		for (int j = i; j < rhs.n - i; j++)
		{
			cout << "X";
		}
		cout << endl;
	}
	for (int i = (rhs.n + 1) / 2; i < rhs.n; i++)
	{
		for (int j = rhs.n - 1 - i; j > 0; j--)
		{
			cout << " ";
		}
		for (int j = rhs.n - 1 - i; j <= i; j++)
		{
			cout << "X";
		}
		cout << endl;
	}
	return out;
}
 
 
int main()
{
	int t, n;
	string command;
	cin >> n;
	XGraph xGraph(n);
	cin >> t;
	while (t--)
	{
		cin >> command;
		if (command == "show++")
		{
			cout << xGraph++ << endl;
		}
		else if (command == "++show")
		{
			cout << ++xGraph << endl;
		}
		else if (command == "show--")
		{
			cout << xGraph-- << endl;
		}
		else if (command == "--show")
		{
			cout << --xGraph << endl;
		}
		else if (command == "show")
			cout << xGraph << endl;
 
	}
	return 0;
}

前置++，返回的是引用；前置用引用则是为了不产生临时变量，可以减少内存的消耗。

后置++，返回的是临时对象，因为后置的时候原来的对象已经被++改变了。

后置的函数的声明里面参数列表中比前置多了一个int，这里的int其实是作为区分前后置的标志，在函数体里面并没有直接地用到。

再以整数运算为例，如果是 cout << a++; 的话，是先输出a的值，a再加1。当运行后置++的时候，我们先备份当前对象的值，然后在返回前把它做了加一的动作，然后返回备份的值。因为备份的值是局部对象，因此不能返回局部对象的引用，引用的话就是说你出了这个函数，空间必须还在，但局部对象在函数结束后就被析构了，所以只能返回对象。

题目二：三维点坐标平移（增量运算符重载）

题目描述：

定义一个三维点Point类，利用友元函数重载"++"和"--"运算符，并区分这两种运算符的前置和后置运算。

++表示x\y\z坐标都+1，--表示x\y\z坐标都-1

请完成以下程序填空

输入要求：

只有一行输入，输入三个整数，表示点的x/y/z坐标

输出要求：

由主函数自行输出

输入样例：

10 20 30

输出样例：

x=11 y=21 z=31
x=10 y=20 z=30
x=11 y=21 z=31
x=11 y=21 z=31
x=9 y=19 z=29
x=10 y=20 z=30
x=9 y=19 z=29
x=9 y=19 z=29

代码框架：

#include <iostream>
using namespace std;

class Point;
Point operator -- (Point & );
Point operator -- (Point &, int);

class Point {
private:
	int x, y, z;
public:
	Point(int tx=0, int ty=0, int tz=0 )
	{	x = tx, y = ty, z = tz;	}
	Point operator ++ ();
	Point operator ++ (int);
	friend Point operator -- (Point & );
	friend Point operator -- (Point &, int);
	void print();
};
//完成以下填空
/********** Write your code here! **********/




/*******************************************/
int main()
{	int tx, ty, tz;
	cin>>tx>>ty>>tz;
	Point p0(tx, ty, tz); //原值保存在p0
	Point p1, p2;	//临时赋值进行增量运算

	//第1行输出
	p1 = p0;
	p1++;;
	p1.print();
	//第2行输出
	p1 = p0;
	p2 = p1++;
	p2.print();
	//第3、4行输出，前置++
	p1 = p0;
	(++p1).print();
	p1.print();
	//第5、6行输出，后置--
	p1 = p0;
	p1--;
	p1.print();
	p0.print();
	//第7、8行输出，前置--
	p1 = p0;
	(--p1).print();
	p1.print();

	return 0;
}

代码示例：

#include <iostream>
using namespace std;

class Point;
Point operator -- (Point & );
Point operator -- (Point &, int);

class Point {
private:
	int x, y, z;
public:
	Point(int tx=0, int ty=0, int tz=0 )
	{	x = tx, y = ty, z = tz;	}
	Point operator ++ ();
	Point operator ++ (int);
	friend Point operator -- (Point & );
	friend Point operator -- (Point &, int);
	void print();
};
//完成以下填空
Point Point::operator++()
{
	x++;
	y++;
	z++;
	return *this;
}

Point Point::operator++(int)
{
	Point temp = *this;
	x++;
	y++;
	z++;
	return temp;
}
Point operator -- (Point& rhs)
{

	rhs.x--;
	rhs.y--;
	rhs.z--;
	return rhs;
}
Point operator -- (Point& rhs, int n)
{
	Point temp = rhs;
	rhs.x--;
	rhs.y--;
	rhs.z--;
	return temp;
}

void Point::print()
{
	cout << "x=" << x << " y=" << y << " z=" << z << endl;
}
int main()
{	int tx, ty, tz;
	cin>>tx>>ty>>tz;
	Point p0(tx, ty, tz); //原值保存在p0
	Point p1, p2;	//临时赋值进行增量运算

	//第1行输出
	p1 = p0;
	p1++;;
	p1.print();
	//第2行输出
	p1 = p0;
	p2 = p1++;
	p2.print();
	//第3、4行输出，前置++
	p1 = p0;
	(++p1).print();
	p1.print();
	//第5、6行输出，后置--
	p1 = p0;
	p1--;
	p1.print();
	p0.print();
	//第7、8行输出，前置--
	p1 = p0;
	(--p1).print();
	p1.print();

	return 0;
}

我们按照要求完成代码，同时用另一种方法完成代码，分别成为代码一、代码二。

代码二：

#include <iostream>
using namespace std;

class Point;

class Point {
private:
	int x, y, z;
public:
	Point(int tx = 0, int ty = 0, int tz = 0)
	{
		x = tx, y = ty, z = tz;
	}
	Point& operator ++ ();
	Point operator ++ (int);
	Point& operator -- ();
	Point operator -- (int);
	void print();
};
//完成以下填空
Point& Point::operator++()
{
	x++;
	y++;
	z++;
	return *this;
}

Point Point::operator++(int)
{
	Point temp = *this;
	x++;
	y++;
	z++;
	return temp;
}
Point& Point::operator -- ()
{

	x--;
	y--;
	z--;
	return *this;
}
Point Point::operator -- (int)
{
	Point temp = *this;
	x--;
	y--;
	z--;
	return temp;
}

void Point::print()
{
	cout << "x=" << x << " y=" << y << " z=" << z << endl;
}
int main()
{
	int tx, ty, tz;
	cin >> tx >> ty >> tz;
	Point p0(tx, ty, tz); //原值保存在p0
	Point p1, p2;	//临时赋值进行增量运算

	//第1行输出
	p1 = p0;
	p1++;;
	p1.print();
	//第2行输出
	p1 = p0;
	p2 = p1++;
	p2.print();
	//第3、4行输出，前置++
	p1 = p0;
	(++p1).print();
	p1.print();
	//第5、6行输出，后置--
	p1 = p0;
	p1--;
	p1.print();
	p0.print();
	//第7、8行输出，前置--
	p1 = p0;
	(--p1).print();
	p1.print();


	return 0;
}

我们会发现对代码一，有这样的错误：

 而代码二则不会产生问题：

其本质原因是：代码一第一个前--返回的是对象，再次前--，是在临时对象上减而不是在原对象，返回对象做对象的备份和原对象不是一个空间。

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