C++运算符重载，+-*/的重载，返回值为什么是对象而不是对象的引用？而流操作符<< 和 >> 却返回的是引用？

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原因是：

  1. +，-,*等返回不了引用，比如+运算符，可以如下重载（为了简单，假设A 只有int x；int y）

    A operator+(A a,A b) {A sum;   sum.x=a.x+b.x; sum.y=a.y+b.y;   return sum; }

    分析不能用引用的原因： 函数传入了两个参数a，b，并且+只能传入两个参数（c++不允许自己创造运算符），这样就限定了和sum不能作为参数传入，所以sum只能是一个函数里的临时变量，但是临时变量在函数结束时是要销毁的，那么函数调用玩，sum就没有了， 如果返回引用，引用源都已经没有了，还怎么引用，引用哪里的东西呢？？

    所以不能引用。

  2. <<,>>可以返回引用，而且不返回引用也是编译不过的，貌似是c++的要求。可以不用引用试一试，有的编译器会出来一个ios_base.h文件，就是想告诉你用引用。

    返回引用也是可以解释的。 比如还是上面的A类型，如下

    ostream& operator<<(ostream& out, const A& a) { out<<A.x<<' '<<A.y<<endl; retrun out;}

    能返回引用，首先是因为out是作为参数传入的，不是函数的临时变量，函数结束时它仍然存在，这样就可以引用了。  再者，返回引用效率高，不用拷贝一个新的，直接返回它自己。 而且，返回引用有助于连着调用。比如cout<<a<<b<<c<<d,为什么可以连着写？其实<<也是函数，为什么我们平时的函数一般不能连着写？如a.xx().xx().xx.()这样调用三个xx（）。这也体现了引用的作用。 对于cout<<a<<b<<c<<d;就是

    operator<<(operator<<(operato

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C++ 连续赋值运算符重载，若没返回引用类型发生的错误
keke博客
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C++ 运算符重载返回引用类型 “=”、+=“”、“>>”、“<<”等运算符支持连续赋值或可作为左值的运算符，返回类型必须为引用类型。 问题描述： #include<iostream> using namespace std; class S { public : int x; S(int i) { x = i; } S operator = (S i) { x = i.x; return *this; } }; int main()
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狂敲键盘，只为博君一笑
C++运算符重载函数基础及其值返回状态
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为什么重载输出流符号的时候一定要返回引用
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05-20 1632
ostream &operator << (ostream &, class &) 分析这里为什么返回值是引用 原因是为了多次<< 即cout<<a<<b<<"返回值"<<endl; 这样能够将a,b,”返回值”都存放在一个cout的缓冲区 如果返回值是对象，生成了另一个实例。相当于是将后续的内容放到了另一个ostream类实例中，而这个实例可能并未与标准输出设备连接，这样就没办法输出了
类的重载运算符返回类对象而不是返回引用的原因
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对象而不是返回引用的原因 我们知道，函数的返回值或者参数传递，值传递的效率没有指针或者引用传递效率高，因为中间会有临时对象的产生和释放，所以，平时函数的返回值或参数能用引用或指针的尽量不要使用值传递；但是也不能看到函数函数返回或参数就想用引用和指针，就比如类的重载函数返回的就是类对象，也就是值传递，为什么不使用引用或指针呢？我们通过一个示例来分析一下： class Rational { public: Rational(int num,int cou); ..... private: in
c++函数返回引用
keyouan2008的专栏
07-28 4万+
细细研究研究函数返回引用的情况。
【C++】操作符重载和运算符重载
Guiat的博客
11-07 1957
以向量类Vector为例，我们希望能够通过运算符来实现向量的加法运算，通过运算符来实现向量与标量的乘法运算等。运算符重载使得这些操作可以按照我们期望的方式进行，就像在数学中对向量进行运算一样，让代码的逻辑更加直观。操作符重载和运算符重载是C++中非常重要的特性，它允许我们为自定义的数据类型重新定义已有运算符的行为，使得代码更加直观、可读和易于维护。在进行运算符重载时，需要遵循一定的规则和注意事项，如不能创造新的运算符、保持运算符的原有语义、匹配操作数的类型和个数等。
2022.6.16 C++——运算符的重载(-/=等一些运算符)
weixin_58631717的博客
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用Complex例子 示例： 运行结果： 结果分析： 在程序运行中，执行cc = ca.operator-(cb);时，其实编译器底层执行的是cc=ca-cb;//cc=ca.operator-(cb);//cc=operator(&ca,cb);，这就可以很清楚的知道减法运算法在编译器底层的运行情况，也更容易理解程序。 注意：在调用类中operator-(形参)函数时，我们要求调用其实现两个类对象进行相加，不需要改变这两个类对象的值，只需要将相加后的值给另外一个对象就行，因此，在写类函数——...
8、C++运算符重载
如是牛
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本章内容带领大家学习C++的运算符重载，了解C++运算符重载的应用场景和书写方式。
重载运算符时返回值为引用的原因总结
qq_56936051的博客
09-30 1993
求点赞
C++白痴笔记：cin是什么，cout是啥？
wszks_0的博客
08-04 2574
如果写成cin>>a,b;就是读入了一个a的数据，而b在罚站。cin>>a>>b 是接收键盘连续输入两次的意思,它等价于。cin是输入的意思（接收键盘的输入）cout是输出的意思（用于打印字符）
c++后置递增运算符重载为什么不能传引用
Sx_WWj的博客
02-14 817
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【C++】函数重载及引用
m0_63198468的博客
06-17 988
本文重点讲解C++中两个比较重要的问题，就是函数重载及引用，包含函数重载的概念及使用，引用的特性及使用场景，传值和传引用效率的比较，还有引用和指针的区别，里面并且还附有例子，能够更好的理解。
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weixin_57097166的博客
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C++运算符“=”重载引用的使用详解
weixin_54534636的博客
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理解：C++重载运算符等于(=)时为什么返回的是一个引用(&)（&引用是什么意思）?
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03-14 1406
首先，我们要理解，引用（&）是什么意思？ &在c语言中可以是取地址的意思。 但在C++中，它有另外一种用法，即引用，这是在C++中特有的，对引用最通俗简单的理解就是取别名！我们做个简单尝试，看以下代码。 **#include<iostream> using namespace std; int main {** **int a=3;** **int &b=a;** **cout<<b;** //输出 3； **b=1;** //这条语句其
cout<<endl;什么意思？
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cout是c++语言的输出符号。endl是程序的结束符。 cout 1.程序实例 int a=2; int c=3; int b=(a>c)?2:3; cout 这样的结果是b为3 cout<<"z:"<<z<<endl; //输出 z: 2 // cout 相当于 printf();是输出函数 cout printf("z:%d\n",z);
【C++】重载运算符号时的函数返回值类型问题
...
12-31 5494
c++课本p312有关于单目运算符++重载的示例 以前++为例 其代码Time Time::operator++(){ if(++sec>=60){ sec-=60; ++minute; } return *this;}//看到之后非常不解，此程序明明只需要将本对象中的private数据minute和second改掉就好了，就如同我的版本void
运算符重载———运算符重载的基本概念
qq_44923545的博客
05-11 7656
引入运算符重载的目的： 由于C++预定义的运算符，只能用于基本数据类型的运算：整型、实型、字符型、逻辑型，导致对象无法通过运算符进行运算。故引入了运算符重载。 运算符重载： 1：运算符重载，就是对已有的运算符(C++中预定义的运算符)赋予多重的含义，使同一运算符作用于不同类型的数据时导致不同类型的行为。 2：运算符重载的目的是：扩展C++中提供的运算符的适用范围，使之能作用于对象。 3：运算符重载的实质是函数重载，可以重载为普通函数，也可以重载为成员函数 4：把含运算符的表达式转换成对运算符函数的调用。
为什么流操作符 << 和 >>：必须返回流对象的引用以支持连续操作。
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04-02
<think>好的，我现在需要解释为什么C++中的流操作符<<和>>必须返回流对象的引用以支持连续操作。这个问题涉及到运算符重载和链式调用的概念。首先，我需要回顾一下用户之前的问题和之前的回答，看看是否有相关的信息可以利用。 用户之前问过为什么要使用引用，而我的回答中提到了流操作符作为例子，说明必须返回流引用以支持连续操作。现在用户进一步询问为什么必须这样做，所以需要更详细地展开解释。 首先，我需要明确流操作符（<<和>>）是如何工作的。在C++中，这些操作符通常被重载为友元函数或者成员函数，用于输入输出。例如，cout << a << b; 这样的语句实际上是两次调用operator<<函数。 接下来，我需要理解链式调用的机制。链式调用允许在一个语句中连续调用多个操作符或函数，例如a.func1().func2().func3();，这要求每个函数返回一个对象或引用，以便后续调用可以继续在这个返回值上进行。 那么，为什么流操作符必须返回流对象的引用呢？可能的几个原因包括： 1. **支持连续操作**：每次调用<<或>>后，必须返回流对象本身，才能继续调用下一个操作符。如果返回的是void或者其他类型，就无法继续使用<<或>>。 2. **维护流的状态**：流对象内部有状态（比如是否处于错误状态、当前格式化选项等），返回引用可以确保这些状态在连续操作中被正确维护。 3. **效率考虑**：返回引用而不是值可以避免不必要的拷贝，提高效率。因为流对象通常较大，拷贝成本高。 我需要验证这些原因是否正确，并找到具体的例子来说明。例如，假设operator<<返回的是流对象的拷贝，那么连续调用时，第二次的<<操作实际上是作用在一个临时拷贝上，而不是原始的流对象，这样后续的流操作可能不会按预期工作，甚至导致问题。 另外，需要举一个具体的例子，比如cout << "Hello" << " World";，如果第一次调用返回的是ostream&，那么第二次的<<操作仍然作用在同一个cout对象上，所以两个字符串都会被输出到标准输出。如果返回的是void，那么第二个<<就无法调用，导致编译错误。 另外，可能需要提到运算符重载的语法规则。例如，operator<<通常定义为返回ostream&，这样它才能作为左值接受后续的<<操作。 还要考虑错误情况，比如如果流操作符返回的不是引用，而是其他类型，比如int，那么连续调用时就会失败，因为int类型没有重载<<操作符。 可能还需要对比指针和引用的区别，但用户的问题集中在引用上，所以重点还是解释为什么必须返回引用而不是值或者其他类型。 此外，需要指出标准库中的实现方式，比如std::cout的operator<<确实返回ostream&，这也是为什么可以连续使用的原因。 总结下来，关键点包括： - 链式调用的需求，需要返回流对象本身。 - 返回引用而不是值，避免拷贝开销。 - 保持流状态的连续性，确保每次操作都在同一个流对象上进行。 - 符合运算符重载的语法和语义要求。 在组织这些思路时，需要结构清晰，逐步解释，并配合代码示例，使用户能够理解为什么返回引用是必要的。同时，要确保使用正确的中文术语，避免技术术语的错误。</think>在 C++ 中，流操作符 `<<`（输出）和 `>>`（输入）必须返回流对象的引用（如 `std::ostream&` 或 `std::istream&`），这是为了支持 **链式调用（Chaining）**，即允许连续多次使用操作符。以下从底层机制和实际场景详细解释这一设计： --- ### 1. **链式调用的本质** - **语法要求**：当写出 `std::cout << a << b << c;` 时，这实际上是多次调用 `operator<<`。 - 第一个 `std::cout << a` 必须返回一个 **可继续操作的对象**，才能接续第二个 `<< b`。 - 如果返回 `void`，则 `<< b` 无法调用（因为左侧操作数必须是流对象）。 - **返回值的作用**：每次 `operator<<` 调用后，必须返回 **原始流对象的引用**，使后续操作符继续操作同一个流。 --- ### 2. **底层实现分析** - **运算符重载的规则**：`operator<<` 被定义为二元操作符，其函数签名通常为： ```cpp std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const T& obj); ``` 其中： - 参数 `os` 是流对象的引用（如 `std::cout`）。 - 返回值 `os` 是同一个流的引用，确保链式调用可行。 - **示例拆解**： ```cpp std::cout << "a=" << a << ", b=" << b; ``` 等价于： ```cpp ((std::cout << "a=") << a) << ", b=" << b; ``` 每一步的返回值都作为下一步的输入流对象。 --- ### 3. **若返回非引用类型的后果** - **值传递问题**：如果返回流对象的 **拷贝**（而非引用），例如： ```cpp std::ostream operator<<(std::ostream os, const T& obj); // 错误！返回拷贝 ``` 则： 1. 每次调用会创建流对象的临时副本。 2. 后续操作符作用在副本上，**原始流对象的状态不会被修改**（例如无法输出内容）。 3. 链式调用会中断，甚至导致未定义行为。 - **编译错误**：流对象（如 `std::ostream`）的拷贝构造函数是 **删除的**（不可用），因此返回拷贝会导致编译失败。 --- ### 4. **流状态的一致性** - **流的状态需要延续**：流对象内部维护了状态（如格式标志、错误位等）。例如： - 设置流格式：`std::cout << std::hex << 255;` 会影响后续输出。 - 错误处理：若流进入错误状态（如读取失败），后续操作需感知此状态。 - **引用确保状态共享**：只有返回同一流对象的引用，才能保证所有操作共享同一状态。 --- ### 5. **效率优势** - **避免拷贝开销**：流对象（如 `std::ostream`）通常包含缓冲区指针、状态标志等复杂数据，直接返回引用 **无需拷贝**，性能更高。 - **与指针的对比**：返回指针（如 `std::ostream*`）虽然可行，但需要解引用操作（如 `*os << a`），语法更繁琐。 --- ### 6. **标准库的强制约定** - **一致性要求**：C++ 标准库中所有内置类型的 `<<` 和 `>>` 重载均返回流引用。用户自定义类型的重载也必须遵循这一规则，否则无法与标准库兼容。 - **示例：自定义类型的输出**： ```cpp class Point { public: int x, y; friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Point& p) { os << "(" << p.x << ", " << p.y << ")"; // 返回 os 的引用 return os; } }; // 使用 Point p{1, 2}; std::cout << "坐标：" << p << std::endl; // 链式调用 ``` --- ### 总结：为什么必须返回流引用？ | 关键原因 | 解释 | |----------------------|----------------------------------------------------------------------| | **支持链式调用** | 返回流引用使得 `a << b << c` 语法合法且可执行。 | | **维护流状态** | 确保所有操作共享同一个流对象的状态（如格式、错误位）。 | | **避免拷贝开销** | 流对象不可拷贝，引用传递是唯一高效且安全的方式。 | | **遵循标准库规范** | 与内置类型的操作符行为一致，保证代码兼容性。 | --- ### 扩展思考：如果返回 `void` 会发生什么？ 假设定义： ```cpp void operator<<(std::ostream& os, int value) { os << value; } ``` 则以下代码无法编译： ```cpp std::cout << 42 << "Hello"; // 错误！`void` 类型不能作为 `<<` 的左操作数 ``` 因为 `std::cout << 42` 返回 `void`，而 `void << "Hello"` 是无效操作。 --- 通过返回流引用，C++ 的流操作符设计既保证了语法简洁性，又实现了高性能和状态一致性，成为流式 I/O 的核心机制。
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