c++ - 为什么流插入重载中的右操作数必须是引用？

Question

对于C++的插入重载，我们通常这样做:

ostream& operator<<(ostream& os, X& object){
    // operation
    return os;
}

我的问题是:为什么它必须引用 X 类型的变量对象？

Answer 1

My question here is: why it has to take a reference to the variable object of type X?

你不需要引用，它不是强制性的。在任何情况下，请考虑到这一点，因为您不打算修改对象，所以最好写成:

ostream& operator<<(ostream& os, const X& object){
    // operation
    return os;
}

简单的替代方法是按值传递对象，方法是:

ostream& operator<<(ostream& os, X object){
    // operation
    return os;
}

问题出在哪里？您的程序将继续运行，但其性能会受到影响。将指针传递给对象(最终是引用)不如复制整个对象有效。假设 X 具有以下实现，即它实际上是 GpsTrack 类:

/** A complete track, composed by GpsPoints. */
class GpsTrack {
public:
    /** Creates a new, empty track. */
    GpsTrack()
        {}

    /** Adds a new point to the track.
     *  @param p The new point.
     */
    void add(const GpsPoint &p)
        { gpsPoints.push_back( p ); }       

    /** @return The point at position i. */
    const GpsPoint &operator[](int i)
        { return gpsPoints[ i ]; }

    /** @return The number of points in the track. */
    int size() const
        { return gpsPoints.size(); }

    /** @return A textual representation of the track. */
    std::string toString() const;

    /** Adds support for the << operator. */
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const GpsTrack& track)
        { os << track.toString(); return os; }
private:
    std::vector<GpsPoint> gpsPoints;
};

为了示例，让我们以 32 位机器为例。每个 GpsPoint 包含一对 double的，每个存储 8 个字节，所以总共 16 个字节。如果 GpsTrack 包含 5000 个点，则结果约为 78KB。这通过 std::vector 透明地存储在堆中.

也就是说，我们对 operator<<() 有以下实现，而不是上面给出的实现.

    /** Adds support for the << operator. */
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, GpsTrack track)
        { os << track.toString(); return os; }

然后，为了让 track 在 operator<<() 内工作, C++ 将复制对象。 std::vector gpsPoints 将被透明地复制到另一个 vector 中，在堆中复制其信息(在方法开始时分配并在方法结束时释放)。但是，此信息由 GpsPoint 组成，在最坏的情况下(取决于其实现)，这将意味着遍历所有点并调用它们的复制构造函数。这不仅是在浪费时间，也是在浪费资源(即内存)。

您可以将其作为 const 引用传递，它与指针一样高效，与按值传递一样安全(不允许修改)。

希望这对您有所帮助。