C++模板元编程:重载运算符

C++ template meta programming: overloading operators

本文关键字：重载 运算符 编程 C++      更新时间：2023-10-16

我目前正在玩模板元编程。我正在尝试使用 tmp 制作有限状态机。我知道网络上有几个实现，但我想自己实现一个作为练习。

我正在尝试重载基类内模板化基类的模板化派生的运算符。 假设我们有一个基类：

template<typename Input>
class Base
{
public:
    virtual ~Base() = default;    
    virtual bool operator()(const Input& input) const = 0;
    template<typename Lhs, typename Rhs>
    constexpr Derivation1<Input, Lhs, Rhs> operator||(const Lhs& left, const Rhs& right) const;
    template<typename Lhs, typename Rhs>
    constexpr Derivation2<Input, Lhs, Rhs> operator&&(const Lhs& left, const Rhs& right) const;
};

以及它的 2 个派生：

template<typename Input, typename... TSpecialized>
class Derivation1 : public Base<Input>
{
public:
    bool operator()(const Input& input) const override
    {
        // ...
    }
};
template<typename Input, typename... TSpecialized>
class Derivation2 : public Base<Input>
{
public:
    bool operator()(const Input& input) const override
    {
        // ...
    }
};

以及我们在基类中声明的运算符的定义：

template <typename Input>
template <typename Lhs, typename Rhs>
constexpr Derivation1<Input, Lhs, Rhs> Base<Input>::operator||(const Lhs& left, const Rhs& right) const
{
    return Derivation1<Input, Lhs, Rhs>();
}
template <typename Input>
template <typename Lhs, typename Rhs>
constexpr Derivation2<Input, Lhs, Rhs> Base<Input>::operator&&(const Lhs& left, const Rhs& right) const
{
    return Derivation2<Input, Lhs, Rhs>();
}

类型 Rhs 和 Lhs 也是基类的派生。

当我尝试使用这样的运算符时：

Derivation3<int, 10, 20> left;
Derivation4<int, 300, 290> right;
auto result = left || right;

我收到一个错误，说运算符的重载与参数不匹配。两种派生具有相同的基本类型：Base<int>，其中应声明重载。变量 result 应该是 Derivation1 类型（就像我们在上面的代码中声明的那样）。

在这种情况下，如何正确重载操作？

我找到了解决方案。我在基类中创建了一个 typedef：

template<typename Input>
class Base
{
public:
    virtual ~Base() = default;    
    virtual bool operator()(const Input& input) const = 0;
    typedef Input inputType;
};

我将运算符重载移到了类之外：

template <typename Lhs, typename Rhs>
constexpr Derivation1<typename Lhs::inputType, Lhs, Rhs> operator||(const Lhs& left, const Rhs& right)
{
    return Derivation1<typename Lhs::inputType, Lhs, Rhs>();
}
template <typename Lhs, typename Rhs>
constexpr Derivation2<typename Lhs::inputType, Lhs, Rhs> operator&&(const Lhs& left, const Rhs& right)
{
    return Derivation2<typename Lhs::inputType, Lhs, Rhs>();
}

此代码按预期完美运行。

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