逗号运算符(C++)的微妙危险

乔纳森·博卡拉(Jonathan Boccara)写的，但就像一位同时也是超级英雄叔叔的哲学家曾经说过的那样，权力越大，责任就越大。

翻译成C++，这意味着如果您不小心，一些让您编写富于表现力的代码的C++功能可能会掉头并产生错误代码，而这些代码并没有做它应该做的事情。

一个很好的例子(美丽的一些定义)是逗号操作符的重载。正如我们将要看到的，工作代码中一个非常细微的变化就会使它变得非常错误。

首先，逗号操作符是一个东西。它对所有类型的默认实现都是这样做的：a，b计算a，然后计算b，然后返回b。例如，1，2返回2。

通常不推荐这样做，但是C++允许重载逗号操作符。下面是一篇关于重载逗号操作符的详细文章，您可以阅读该文章以更好地了解该主题。

重载逗号操作符可以让我们做一些好事。例如，这是Boost Assign用来允许我们将数据追加到现有向量中的内容：

如果不重载逗号运算符，我们就不能用标准C++编写此表达式，即使在C++20中也是如此。一旦构造了向量，我们只能使用PUSH_BACK成员函数逐个添加元素。

前面的代码允许我们用非常有表现力的代码向现有向量添加元素。

下面是Boost Assign的一个非常简化的实现，它允许我们编写前一行代码(感谢此实现的Nope)：

Template<；TypeName Vector>；struct{Vector&；vec；Template<；TypeName T>；Appder<；Vector>；Operator，(const T&；e){vec.Push_back(E)；return*this；}}；Template<；TypeName T>；Appder<；std：：Vector<；T>；>；Operator+=(STT。e){v.push_back(E)；return{v}；}int(){auto data=std：：Vector<；int>；{}；data+=1，2，3，4，5；对于(auto&；&；e：data)std：：cout<；<；'；<；<；e；std：：cout<；<；'；\n。

附加器重载逗号运算符。当此附加器与2关联时，它会将其添加到向量中并返回自身。

然后，附加器与3相关联并将其添加，然后是4，然后是5。

现在，让我们对我们的代码做一点小小的修改。让我们将逗号操作符定义为自由函数，而不是将其定义为成员函数。例如，这可能是可取的，因为它允许隐式转换，如Efficient C++的第24项中所述。

Template<；TypeName Vector>；struct{Vector&；vec；}；Template<；TypeName Vector，TypeName T>；Appder<；Vector>；&；Operator，(Appder<；Vector>；&；v，Const T&；e){v.vec.Push_back(E)；return v；}Template<；TypeName T>；Appder<；ST.。v，const T&；e){v.ush_back(E)；return{v}；}int(){auto data=std：：Vector<；int>；{}；data+=1，2，3，4，5；对于(auto&；&；e：data)std：：cout<；<；'；&39；<；<；e；std：：cout<；&ld。

如果你和我一样，你会难以置信地盯着屏幕。如果你想亲眼看看，就运行能运行的程序和不能运行的程序。

也许最糟糕的是它会编译，而不是它没有我们自然期望的行为。你能明白为什么会发生这种事吗？

说真的，试着自己找出哪里出了问题。我稍后会告诉你，但你自己去找会更有趣、更有价值。

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这个问题与左值和右值有关。如果我们再看一下自由函数运算符，它会将左值引用作为输入：

数据+=1是右值。左值引用不能绑定到它。因此，不会调用逗号运算符的此重载。

如果它是任何其他运算符，代码就不会编译。但是，正如我们在本文开头看到的，逗号操作符对所有类型都有一个默认实现。因此，执行默认实现-返回第二个元素，这里是2。然后返回3，然后是4，然后是5。而且它实际上没有做任何事情。

不正确地重载逗号运算符会导致静默失败。代码可以编译、运行，但不会执行您想要的操作。

要使此实现正常工作，我们需要提供可以接受r值的逗号操作符的重载：

Template<；TypeName Vector，TypeName T>；Appder<；Vector>；&；Operator，(Appder<；Vector>；&；v，const T&；e){v.Vector_back(E)；return v；}Template<；TypeName Vector，TypeName T>；Appder<；Vector>；&；Operator，(Appder<；Vector>(E)；return v；}Template<；TypeName Vector，TypeName T>；Appder<；Vector>；&；Operator，(Appder<；Vector>。返回v；}

要在我们的示例中使用它，我们需要返回附加器的副本，以便常量引用可以绑定到它。在我们的示例中，这仍然会附加到向量中，因为附加器的各种副本将包含对同一向量的引用(感谢Patrice Dalesme向我展示了这个解决方案)：

第一个是，如果我们重载逗号操作符，我们需要格外小心地涵盖所有情况，并考虑左值和右值。否则，我们最终会得到错误代码。

第二个独立于逗号运算符。我们看到，在C++中，成员函数比自由函数更容易定义。默认情况下，成员函数是为类型的左值和右值引用定义的，而接受引用的自由函数可能只适用于一种情况。

也存在相反的情况(为左值或右值显式定义的成员函数，以及通过复制或常量引用获取的自由函数)，但最常见的原型具有我们前面讨论过的属性。

Jonathan Boccara是C++软件工程负责人、博客作者和作家，专注于如何使代码具有表现力。他的博客是流畅的C++。

布尔玛是一位多才多艺的自由插画家，风格古怪，五颜六色。布尔玛热爱动画，主要为运动图形做插图，利用她的创造力帮助品牌讲述故事。布尔马来自立陶宛，曾在英国学习和工作，现在马耳他享受着岛屿生活。在那里，她学会了游泳，并更深入地从事插图工作。布尔玛一直在寻找新的挑战和机遇。