运算符重载：修改临时对象还是创建新对象？

先还原问题中的代码场景：

class A {
public:
    A(const A&);
    A(A &&);
    ~A();

    A &operator += (const A &);
    A operator + (const A &);
private:
    class B;
    B *b;
};

A factory();
void sink(const A &);

void foo(const A &x) {
    sink(factory() += x); // 高亮行
}

一、用operator+=替代operator+的优化是否合理？ #

这个优化是合理的。核心逻辑差异在于：

• factory() += x：factory()返回的临时右值对象会被直接修改（比如更新B指向的内部资源），全程仅存在这一个临时对象，最终由sink的const引用绑定，仅触发一次析构。
• 常规实现的factory() + x：operator+会先拷贝构造一个新临时对象（以factory()的返回值为模板），再对新对象执行+=操作后返回。即使有移动语义，也会多一次临时对象的构造（或移动构造）与析构，当A的内部资源（比如B*指向的堆内存）较大时，额外开销会很明显。

你通过Godbolt观察到的汇编差异，正是这种逻辑差异的直接体现。

二、两种写法的利弊对比 #

operator+=写法 #

• 优势：无额外临时对象开销，对于资源密集型的A类，能显著减少内存分配、复制的次数，效率更高。
• 劣势：语义违背直觉，factory() += x看起来像是修改了factory返回的临时对象，不符合+操作“不修改原操作数”的常规认知，可读性差；后续如果需要链式操作（比如factory() += x += y），逻辑会更混乱。

operator+写法 #

• 优势：语义清晰，符合数学运算的直觉，代码可读性、可维护性更高；链式操作（factory() + x + y）逻辑自然，符合用户预期。
• 劣势：常规实现下会多一次临时对象的构造/析构，带来额外性能开销，当A的复制成本很高时，这个开销不可忽略。

三、如何保留operator+写法同时达到同等效率？ #

可以通过优化operator+的实现，消除额外临时对象的开销，主要有两种方案：

1. 为operator+提供右值重载版本 #

利用右值引用直接复用factory()返回的临时对象资源：

// 非成员函数，覆盖左值+左值、右值+左值的情况
A operator+(const A& lhs, const A& rhs) {
    A temp(lhs);
    temp += rhs;
    return temp;
}

A operator+(A&& lhs, const A& rhs) {
    lhs += rhs;
    return std::move(lhs);
}

当调用factory() + x时，factory()返回的右值会匹配第二个重载：直接在该右值对象上执行+=，再通过移动构造返回（A的移动构造是浅拷贝B*，几乎无开销）。结合编译器的返回值优化（RVO），最终的执行逻辑和factory() += x完全一致，无额外临时对象。

2. 利用C++17的保证复制消除（Guaranteed Copy Elision） #

C++17标准强制要求编译器消除某些场景下的复制/移动操作，我们可以调整operator+的参数传递方式：

A operator+(A lhs, const A& rhs) {
    lhs += rhs;
    return lhs;
}

当传入右值（factory()的返回值）时，lhs会通过移动构造初始化（而非拷贝），执行+=后返回lhs，此时C++17的保证复制消除会直接把lhs的资源转移到最终的临时对象中，全程仅存在一次临时对象，效率和operator+=写法持平。

另外，还可以结合完美转发实现更通用的operator+，适配左值、右值等多种场景：

template<typename T, typename U>
std::enable_if_t<std::is_same_v<std::decay_t<T>, A>, A>
operator+(T&& lhs, const U& rhs) {
    std::forward<T>(lhs) += rhs;
    return std::forward<T>(lhs);
}

这些优化的核心前提是：A的移动构造函数是高效的（比如仅浅拷贝指针、无额外资源分配）。如果移动构造本身开销较大，需要进一步调整类的内部实现。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者phlipsy