面试题：C++ 中运算符重载时常见错误及处理方式

Question

在 C++ 中进行运算符重载时，可能会遇到哪些常见错误？请至少列举三种，并阐述如何处理这些错误。

Answer 1

1. 忘记返回值类型
   • 错误描述：在重载运算符函数定义时，忘记指定返回值类型。例如在重载+运算符时：

// 错误示例
operator+(const MyClass& a, const MyClass& b) {
    MyClass result;
    // 进行相加操作
    return result;
}

• 处理方法：正确指定返回值类型。对于二元运算符+，通常返回一个新的对象，示例如下：

MyClass operator+(const MyClass& a, const MyClass& b) {
    MyClass result;
    // 进行相加操作
    return result;
}

2. 参数数量错误
   • 错误描述：对于一元运算符，可能传入了过多参数；对于二元运算符，可能传入参数不足或过多。例如，重载一元-运算符时传入两个参数：

class MyClass {
public:
    // 错误示例
    MyClass operator-(const MyClass& a, const MyClass& b) {
        MyClass result;
        // 执行减法操作
        return result;
    }
};

• 处理方法：一元运算符重载函数若作为成员函数，无参数；若作为非成员函数，有一个参数。二元运算符重载函数若作为成员函数，有一个参数；若作为非成员函数，有两个参数。正确的一元-运算符重载（非成员函数）示例如下：

class MyClass {
    // 类成员定义
};
MyClass operator-(const MyClass& a) {
    MyClass result;
    // 执行减法操作
    return result;
}

3. 递归调用问题
   • 错误描述：在重载运算符函数内部，不小心导致递归调用。比如在重载<<运算符用于输出对象时：

std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const MyClass& obj) {
    // 错误示例，假设MyClass有一个成员函数print自身
    obj.print(os);
    // 又调用了operator<<，导致递归
    os << obj;
    return os;
}

• 处理方法：确保在重载运算符函数内部不会意外地再次调用该重载运算符函数。在上述<<运算符重载中，去掉多余的os << obj调用即可。

4. 违反运算符原有语义
   • 错误描述：重载运算符时，实现的功能与运算符原有的语义相差过大，导致代码可读性和可维护性变差。例如，将+运算符重载为执行除法操作：

MyClass operator+(const MyClass& a, const MyClass& b) {
    MyClass result;
    // 用a的某个成员除以b的某个成员
    result.member = a.member / b.member;
    return result;
}

• 处理方法：尽量保持运算符原有的语义。如果+运算符重载，应实现类似加法的逻辑，如将两个对象的对应成员相加等。

5. 未正确处理左值和右值
   • 错误描述：在重载赋值运算符=时，没有正确处理自赋值情况，或者在移动语义相关的运算符重载（如移动赋值=）中没有正确处理右值引用。例如，在赋值运算符=重载中：

MyClass& MyClass::operator=(const MyClass& other) {
    if (this == &other) {
        // 没有处理自赋值直接返回
        return *this;
    }
    delete[] data;
    data = new char[strlen(other.data) + 1];
    strcpy(data, other.data);
    return *this;
}

• 处理方法：在赋值运算符重载中，先检查自赋值情况，然后再进行资源释放和重新分配等操作。在移动语义相关的运算符重载中，正确处理右值引用，例如移动赋值运算符：

MyClass& MyClass::operator=(MyClass&& other) noexcept {
    if (this == &other) {
        return *this;
    }
    delete[] data;
    data = other.data;
    other.data = nullptr;
    return *this;
}