C++赋值运算符重载中&与*this的作用及必要性疑问

首先，先把你给出的两段代码摆出来方便对比：

赋值运算符重载代码 #

Queue & operator=(const Queue &rhs) { 
    front = rhs.front; 
    nWaiting = rhs.nWaiting; 
    for (int i = front, j = 0; j < nWaiting; j++) { 
        elements[i] = rhs.elements[i]; 
        i = (i + 1) % 100; 
    } 
    return *this; 
}

乘法运算符重载代码 #

V3 operator* (const double factor, const V3 &b) { 
    return (b * factor); 
}

1. operator=前的&是什么意思？ #

这里的&表示这个运算符函数的返回值是Queue类型的引用，也就是说，函数返回的不是一个新的Queue对象副本，而是当前调用这个运算符的对象本身的“别名”。

2. 它和*this的配合逻辑是什么？ #

在C++的类成员函数里，this是一个指向当前对象的指针。*this就是对这个指针的解引用，代表当前对象的实例本身。

当我们return *this;的时候，因为函数的返回类型是Queue&，编译器会把*this（一个Queue对象）转换成它的引用——也就是返回当前对象本身，而不是拷贝一份新对象返回。

3. 为什么赋值运算符需要返回引用，而乘法运算符不需要？ #

这完全是由运算符的语义和使用场景决定的：

赋值运算符的需求： #

• 支持链式赋值：C++的内置类型（比如int）支持a = b = c;这样的链式赋值，为了让自定义类和内置类型保持一致的行为，赋值运算符必须返回当前对象的引用。链式赋值的本质是a = (b = c);，b = c需要返回b的引用，这样a才能直接赋值b的状态，而不是b的副本。
• 避免不必要的拷贝：如果返回值是Queue（而非Queue&），那么return *this会调用Queue的拷贝构造函数创建一个临时对象，这会带来额外的性能开销——尤其当类的成员变量很多、拷贝成本很高的时候。返回引用则直接返回原对象，没有拷贝开销。
• 符合直观语义：赋值操作的目的是修改当前对象的状态，返回当前对象的引用，让调用者可以直接操作修改后的对象，比如(a = b).someMethod();，这样的写法是合理的。

乘法运算符的需求： #

乘法运算的语义是基于两个现有对象，生成一个新的对象（比如factor * b得到一个新的V3实例，既不修改factor也不修改b）。这时候如果返回引用，会出现两个问题：

• 如果返回局部对象的引用：函数里创建的临时对象（比如b * factor返回的对象）在函数结束后会被销毁，返回它的引用会导致悬空引用，这是未定义行为。
• 如果返回参数的引用：比如返回b的引用，那完全违背了乘法的语义——用户期望得到的是计算后的新对象，而不是原来的b。

所以乘法运算符返回值类型（V3）是合理的，它返回的是一个新创建的对象副本。

举个实际的例子帮你理解：

Queue a, b, c;
// 初始化b和c
a = b = c; // 链式赋值

如果operator=返回引用，这个过程是：

1. b = c调用operator=，修改b的状态，返回b的引用。
2. a = (b的引用)调用operator=，把b的状态赋值给a，最终a、b、c状态一致。

如果operator=返回值（非引用），b = c会返回b的一个副本，然后a赋值这个副本——结果虽然一样，但多了一次Queue对象的拷贝，效率更低。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Rejoy Mathews