Существует две альтернативы для перегрузки бинарного оператора +, как свободной функции или как функции-члена. В качестве функции-члена подпись Type operator+( Type const & ) const (const здесь необязательна, но я предполагаю, что a+b не изменяет a, что кажется справедливым предположением).
Альтернативный подход - использование свободной функции, которая принимает два объекта и возвращает сумму. Для этого существуют разные подписи, но наиболее широко принятым будет: Type operator+( Type lhs, Type const & rhs ) (обратите внимание, что первый аргумент - по значению ), где реализация внутренне изменяет и возвращает lhs. В частности, общий подход к перегрузке арифметических операторов заключается в реализации operator+= в качестве функции-члена, а затем реализации свободной функции operator+ в терминах первого:
struct Type {
// ...
Type& operator+=( Type const & );
};
Type operator+( Type lhs, Type const & rhs ) {
return lhs+=rhs;
}
Таким образом, вам не нужно предоставлять дружбу бесплатной функции. В некоторых случаях, в частности с шаблонами, иногда рекомендуется определять оператор внутри определения класса, и в этом случае вам придется сделать его friend (не для доступа, но по синтаксическим причинам:
struct Type {
// ...
Type& operator+=( Type const & );
// Still a free function:
friend Type operator+( Type lhs, Type const & rhs ) {
return lhs+=rhs;
}
};
По причинам использования этого шаблона ... Реализация operator+= сначала, а затем operator+ поверх него обеспечивает две отдельные операции за небольшую дополнительную плату (operator+ - это однострочная функция!). Реализация его как функции-члена (operator+= также может быть бесплатной функцией) делает его похожим на operator= (должен быть членом) и устраняет необходимость в дружбе.
Причина применения operator+ в качестве свободной функции связана с симметрией типа операции. Добавление является коммутативным (a+b == b+a), и вы ожидаете того же при использовании вашего типа. Вы предоставили неявный конструктор (ваш сложный тип может быть неявно преобразован из int благодаря конструктору complex( double r = 0, double i = 0 ), и это позволяет компилятору использовать эти преобразования, если вызов функции не полностью соответствует перегрузке.
Если operator+ реализован как функция-член, компилятору разрешается учитывать эту перегрузку только тогда, когда первый аргумент равен complex, и он неявно преобразует другой аргумент, позволяя вам ввести complex(0,0)+5. Проблема в том, что если вы измените порядок 5+complex(0,0), то компилятор не сможет преобразовать 5 в комплекс, а затем использовать элемент operator+. С другой стороны, если вы предоставите ее как свободную функцию, компилятор обнаружит, что один из двух аргументов совпадает в обоих случаях, и попытается преуспеть в преобразовании другого аргумента. Конечным результатом является то, что с помощью бесплатной функции вы разрешаете в одной реализации все эти три дополнения: complex+complex, complex+double, double+complex (и дополнительно для всех целочисленных типов и типов с плавающей запятой, поскольку они могут быть преобразованы в double
Если operator+ принять первый аргумент по значению, это означает, что компилятор может при некоторых обстоятельствах исключить копию: a + b + c связывается как (a+b) + c, временный результат первой операции может использоваться непосредственно как аргумент для второй вызов, без дополнительного копирования.