面试题：C++中不允许重载某些运算符的原因及示例

Question

请简要阐述C++不允许重载哪些运算符，并说明其设计初衷。同时，给出至少一个不允许重载运算符在实际编程场景中的体现示例，比如为什么不允许重载.运算符在特定代码结构下的合理性。

Answer 1

1. 不允许重载的运算符：
   • . 成员访问运算符
   • .* 成员指针访问运算符
   • :: 作用域解析运算符
   • ?: 条件运算符
   • sizeof 求类型大小运算符
2. 设计初衷：
   • 保证运算符基本语义：这些运算符对于语言的核心结构和基本语义至关重要，重载它们可能会导致代码的语义模糊不清，破坏程序的可读性和可维护性。例如 . 运算符用于访问对象的成员，若重载它，会使对象成员访问的基本概念变得混乱。
   • 保持语言的一致性和稳定性：语言需要有一些不可改变的基本规则，若这些运算符可重载，会使语言的行为过于灵活，增加编程错误的可能性，也不利于编译器的实现和优化。
3. 示例 - 不允许重载 . 运算符的合理性： 假设我们有如下代码：

   class MyClass {
   public:
       int data;
   };
   int main() {
       MyClass obj;
       obj.data = 10;
       return 0;
   }
   

   在这个代码中，使用 . 运算符清晰地访问了 obj 对象的 data 成员。如果 . 运算符可以重载，那么可能会出现这样的情况：

   class MyClass {
   public:
       int data;
       // 假设可以重载.运算符，这里只是假设的错误情况
       int operator.(const char* memberName) {
           if (strcmp(memberName, "data") == 0) {
               return data;
           }
           return -1;
       }
   };
   int main() {
       MyClass obj;
       // 这里的语义就变得模糊不清了
       int value = obj."data";
       return 0;
   }
   

   这种重载会让原本清晰的对象成员访问变得复杂且难以理解，破坏了代码的直观性和可维护性，这就是不允许重载 . 运算符的合理性体现。