懒惰、重载的 C++ && 运算符？答案

【问题标题】：Lazy, overloaded C++ && operator?懒惰、重载的 C++ && 运算符？
【发布时间】：2013-04-08 13:10:49
【问题描述】：

我正在尝试实现我自己的布尔类，但无法为 && 复制本机语义。下面的人为代码演示了这个问题：



    #include <iostream>>

    class MyBool {
    public:
        bool theValue;
        MyBool() {}
        MyBool(bool aBool) {theValue = aBool;}
        MyBool operator&& (MyBool aBool) {return theValue && aBool.theValue;}
    };

    bool f1() {std::cout << "   First\n"; return false;}
    bool f2() {std::cout << "   Second\n"; return false;}

    int main(int argc, char** argv) {
        std::cout << "Native &&\n";
        f1() && f2();
        std::cout << "Overloaded &&\n";
        MyBool(f1()) && MyBool(f2());
        return 0;
}

编译运行后，结果为：

本国的＆＆第一的重载 && 第二第一的

换句话说，布尔值上的 && 是惰性的（正如任何 C++ 程序员所期望的那样），但重载的 && 不是（至少这个 C++ 程序员没有预料到）。

有没有办法让重载的 && 变得懒惰？我可以找到各种完整的惰性求值方案来提供类似 Haskell 的功能，但对于我的用例来说，它们似乎完全是矫枉过正。

【问题讨论】：

懒惰是指短路。重载的运算符没有短路。
这个问题正是不建议重载&&操作符的原因。
请注意，重载运算符不能短路的原因是MyBool aBool作为参数传递给它。所以MyBool(f2()) 需要在operator&& 的实现有机会运行之前计算。理论上，您可以编写一个模板operator&& 重载，其RHS 是一个返回MyBool 的函子。然后仅当 LHS 评估为真时才调用该函子。然后在 C++11 中，调用者可以编写一个 lambda：MyBool(f1()) && []() { return MyBool(f2()); }。但在实践中，不要这样做——当你必须在每次调用时明确指定惰性求值时，它是相当丑陋的。

标签： c++ boolean operator-keyword lazy-evaluation

【解决方案1】：

您不应该超载bool operator&&，因为您会丢失短路评估，正如您所发现的那样。

正确的方法是给你的类一个 bool 转换运算符

class MyBool {
 public:
  bool theValue;
  MyBool() {}
  MyBool(bool aBool) : theValue(aBool) {}
  explicit operator bool() { return theValue; }
};

请注意，显式转换运算符需要符合 C++11。如果您没有这个，请查看safe bool idiom。

【讨论】：

+1，但需要注意的是explicit operators是C++11的特性，C++03需要Safe Bool成语。

【解决方案2】：

有没有办法让重载的 && 变得懒惰？

没有。

【讨论】：

【解决方案3】：

您几乎可以使用the expression template idiom 懒惰地评估任何东西，包括但不限于内置版本短路的运算符。但这比您在这种情况下需要做的工作更多，因为那时您的 MyBool 类将需要很多更多代码。

【讨论】：

“你可以让几乎任何东西都懒惰地评估”——这是一种误导，因为这种方法只适用于协作的用户定义类型。例如，对于任何 T* p; 和 myBool && ++p，您不能将增量短路。

【解决方案4】：

如果你真的想要短路并且愿意牺牲运算符语法，你可以将你的operator&& 方法重命名为_and，定义一个AND() 宏，并写AND(x,y) 而不是x&&y。

#define AND(x,y) (x._and(x.theValue ? y : MyBool(false)))

使用一些macro hacks，您可以让AND() 接受可变数量的参数。

此处的_and() 方法不打算在此处“公开”使用，但必须声明为公开，因为您不能friend 宏。

对于像 MyBool 类这样简单的东西，这可能是不必要的。但是，如果您需要您的 operator&& 具有特殊的副作用，例如更新 this 上的某些状态，那么这可以完成工作。

【讨论】：