为什么C++运算符重载需要"having at least one parameter of class type"？

why C++ operator overloading requires "having at least one parameter of class type"?

本文关键字：parameter one of class type least having 运算符 C++ 重载 为什么      更新时间：2023-10-16

《c++入门第5版》第14.1章如下:

操作符函数必须是类的成员，或者至少有一个类类型的形参。

例如，string("hello")+"world"编译"hello"+"world"不编译。当我想在两个C字符串上重载+时。

std::string operator+ (const char* s1, const char* s2)

我得到以下错误。

错误:' std::string operator+(const char*， const char*) '必须有一个类或枚举类型的参数

我有两个问题

  1. 这个限制是语言规范的一部分吗?如果是，为什么c++设计者要这样做?

  2. std::string具有类似string (const char* s);的构造函数，这意味着编译器可以隐式地从char*到string进行类类型转换。当我们调用"hello"+"world"， 时，为什么编译器不将两个char* ' s转换为两个字符串?毕竟，在两个std::字符串上有一个重载的"+"。string operator+ (const string& lhs, const string& rhs);

  1. 这个限制是语言规范的一部分吗?

是的，它是。为什么?嗯，主要原因可能是因为重新定义标准类型的常用操作符被视为混淆。想象重载operator+(int,int)或operator+(int,char*)。这将改变现有代码的含义!

你可以争辩说，在标准类型之间有没有定义的操作符，所以你可以安全地覆盖它们，例如operator*(char*,int)，但这通常被认为是相当无用的。

此外，操作符重载必须是全局的(或者在其某些成员的名称空间中(参数依赖查找)，但对于标准类型，没有可依赖的名称空间)，因此想要覆盖它们的库之间的互操作性将是一场噩梦。

  1. "hello" + "world":为什么编译器不将两个char* ' s转换为两个字符串?

好吧，首先，std::operator+(const std::string&, const std::string&)在namespace std;中，所以默认情况下不会找到它。

你可以尝试显式调用操作符:std::operator+("hello", "world")，但是，唉，有太多的operator+()重载，其中许多是模板，调用是二义性的。

因此，考虑到所有这些，我认为合理的要求是至少有一个操作符是用户定义的类型。想想看:全局和命名空间问题得到解决，可以使用ADL(实际上它是为此用途而发明的)，并且不可能重新定义具有现有含义的操作符(除了operator,()和operator&()，我认为，但是谁想要覆盖这些…)。

正如Bjarne在Design and Evolution中所说，我们的目标是使扩展语言变得容易，而不是改变语言。如果您只允许重载内置类型，那么您将改变语言，并且允许这样做违背了设计目标。(例如，它会鼓励形成互不相容的方言，从而使社区破裂。)

这个限制是语言规范的一部分吗?如果是的话，为什么c++设计者要这样做呢?

是的，它是。引用自N3337，§13.5.6 [over.oper]:

操作符函数要么是非静态成员函数，要么是非成员函数，并且至少有一个形参的类型是类、类的引用、枚举或枚举的引用。

关于"为什么"的部分，因为删除这个要求意味着你可以重载内置类型的操作符，这些内置类型已经定义了它们的操作符语义。这是完全不可取的。

例如，你认为定义这个有意义吗?

int operator+(int a, int b) { return a - b; }

它是否允许更多的人在阅读你的代码时对你的程序进行推理，或者它只是一些令人惊讶的东西，有效地破坏了你的推理?

如果我们在游戏中加入指针会发生什么?

bool operator==(const char *str1, const char *str2) { 
    return strcmp(str1, str2) == 0;
}

你期望operator==现在解引用内存吗?我不会。这是令人惊讶的。这违背了标准对这些运营商的规定。它打破了过去25年里所有C程序的行为。语言不应该让你做这种滥用。

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