C++如何实现模板化转换二元运算符重载答案

【问题标题】：C++ how to implement templated converting binary operator overloadsC++如何实现模板化转换二元运算符重载
【发布时间】：2021-02-11 02:19:13
【问题描述】：

我正在尝试这样做：

template<class Float>
struct Number {
  Float v;
  Number(Float iv = 0) : v(iv) {}
};

template<class F>
Number<F> operator+(Number<F> const& a, Number<F> const& b) {   
  return {a.v + b.v};
}

int main() {
  Number<float> y = Number<float>(1) + 2.0f;
  std::cout << y.v << "\n";
}

但它不起作用。

main.cpp:15:38: error: invalid operands to binary expression ('Number<float>' and
      'float')
  Number<float> y = Number<float>(1) + 2.0f;
                    ~~~~~~~~~~~~~~~~ ^ ~~~~
main.cpp:10:11: note: candidate template ignored: could not match
      'Number<type-parameter-0-0>' against 'float'
Number<F> operator+(Number<F> const& a, Number<F> const& b) {   
          ^

由于某种原因，这确实有效：

struct Number {
  float v;
  Number(float iv = 0) : v(iv) {}
};

Number operator+(Number const& a, Number const& b) { 
  return {a.v + b.v};
}

int main() {
  Number x = Number(1) + 2.0f;
  std::cout << x.v << "\n";
}

但我希望模板案例能够正常工作。基本上，我正在寻找任何一种解决方法，以使我能够为 Number 实现二进制运算符，这将允许其中一个 args 可以转换为 Number。最好符合 c++14 标准。

编辑：根据下面 Richard 的链接，我想出了这个似乎可以处理多次转换的情况，但不幸的是，每个运算符仍然需要 3 个重载：

template<class T>
struct identity {
  using type = T;
};

template<class T>
using convertible = typename identity<T>::type;

template<class Float>
struct Param {
  Float v;
};

template<class Float>
struct Number {
  Float v;
  Number(Float iv = 0) : v(iv) {}
  Number(Param<Float> iv) : v(iv.v) {}
};

template<class F>
Number<F> operator+(Number<F> const& a, Number<F> const& b) {
  return {a.v + b.v};
}
template<class F>
Number<F> operator+(Number<F> const& a, convertible<Number<F>> const& b) {
  return {a.v + b.v};
}
template<class F>
Number<F> operator+(convertible<Number<F>> const& a, Number<F> const& b) {
  return {a.v + b.v};
}

int main() {
  std::cout << (Number<float>{1} + 2).v << "\n";
  std::cout << (Number<float>{1} + Param<float>{2}).v << "\n";
  std::cout << (Param<float>{1} + Number<float>{2}).v << "\n";
  std::cout << (Number<float>{1} + Number<float>{2}).v << "\n";
  std::cout << (1 + Number<float>{2}).v << "\n";
}

【问题讨论】：

案例（2）：非模板函数将尝试转换以匹配参数类型，Number 具有来自float 的转换构造函数。情况 (1) 模板化函数不会尝试转换 - 在更复杂的情况下，当多个可能的转换可用时，参数应该是什么类型。另外对于情况（2）尝试制作构造函数explicit
@RichardCritten 是的，我想这个标准通常是有意义的。但通常 c++ 的限制有解决方法，所以我希望有人能提供帮助。在这种特定情况下，正确的转换总是由其中一个 args 到二进制 op 恰好是 Number.
此处的示例（不需要 C++ 20 - 请参阅下面的答案 - 但您必须创建一些帮助模板）en.cppreference.com/w/cpp/language/… 具体定义 good(x, 1.2)
这似乎会导致其他问题......我也在尝试添加一个向量，它通过 decltype(Vec1()[0] + Vec2( )[0]) 但 operator+ 不搜索转换重载并且替换失败。

标签： c++ type-conversion operator-overloading

【解决方案1】：

template argument deduction 不会考虑隐式转换。

类型推导不考虑隐式转换（除了上面列出的类型调整）：这是overload resolution 的工作，稍后会发生。

所以Number(1) + 2.0f中的第二个函数参数b对模板参数F的推导失败，从float到Number<float>的隐式转换将不予考虑。

你可以添加另外两个重载

template<class F, class V>
Number<F> operator+(Number<F> const& a, V const& b) {   
  return {a.v + Number{b}.v};
}

template<class F, class V>
Number<F> operator+(V const& a, Number<F> const& b) {   
  return {Number{a}.v + b.v};
}

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【讨论】：

如果我想支持定义了 Number(X &) 的第二种类型 X，那么我是否必须编写 4 个版本的 + 运算符？或者有没有更优雅的方法来识别第二个参数可以转换为数字，但不会对数字+数字产生歧义