c++ - 在 Scott Meyer 的更有效的 C++ 项目 22 : "Consider using op= instead of stand-alone op"? 的正确实现中避免通用引用

Question

我正在尝试遵循 Scott Meyers 在 More Effective C++ 的第 22 项中的建议:“考虑使用 op= 而不是独立的 op”。他建议我们可以为 operator+ 创建一个模板，这样所有实现了 operator+= 的类都会自动得到 operator+:

template<class T>
const T operator+(const T& lhs, const T& rhs)
{ 
    return T(lhs) += rhs; 
}

现在，在 Effective Modern C++ 的第 25 项中，有一个矩阵加法的示例(第 172 页)，其中建议使用右值重载 operator+，因为如果您知道 lhs 或 rhs 是右值，您可以使用它们来存储结果，防止可能存在巨大矩阵的无用拷贝。所以我添加了重载:

template<class T>
T operator+(T&& lhs, const T& rhs)
{ 
    return std::move(lhs += rhs);
}

template<class T>
T operator+(T const& lhs, T&& rhs)
{ 
    return std::move(rhs += lhs);
}

template<class T>
T operator+(T&& lhs, T&& rhs)
{ 
    return std::move(lhs += rhs);
}

这里的问题是 T&& 是一个通用引用，它最终捕获了所有内容，所以我最终从左值转移，这是不希望的行为。

那么我怎样才能正确实现operator+模板呢？

使用按值传递的部分解决方案: 我还阅读了 Effective Modern C++ 中的第 41 条:“考虑按值传递可复制参数......”，所以我尝试编写自己的版本:

template<class T>
const T operator-(T lhs, T rhs)
{
    return lhs -= rhs;
}

但是当 rhs 是右值时，这就错过了优化机会，因为在这种情况下，我不会使用 rhs 来存储结果。所以这只是部分解决方案。

Answer 1

我认为您的问题是您试图将 C++03 建议(编写通用 operator+)与良好的 C++11 建议(重载 operator+)结合起来对于右值)，这两条建议不一定兼容。

您要编写的通用 operator+ 很难正确处理转发引用，但您可以按照与原始方法相同的方法并创建一个临时的，从 lhs 如果它是一个右值，通过使用 std::forward (“通用引用”现在被称为转发引用，这应该给你一个线索，最好的方法是处理它们通常是 std::forward 而不是 std::move):

template<class T>
    T operator+(T&& lhs, const T& rhs)
    {
        T tmp{ std::forward<T>(lhs) };
        tmp += rhs;
        return tmp;
    }

请注意，这将仅接受左侧的右值，因为另一个参数意味着 T 不会被推导为引用类型，例如 X& 但只有X这样的对象类型，所以第一个参数只能匹配右值。

所以我们可以为左侧是左值的情况添加另一个重载:

template<class T>
    T operator+(const T& lhs, const T& rhs)
    {
        T tmp{lhs};
        tmp += rhs;
        return tmp;
    }

这可能不是完全最优的，因为当 rhs 是右值时，两个重载都不会重用它，但正如我在上面的评论中所说， rhs += lhs 是不正确，除非加法是可交换的。如果您乐于假设它通勤，那么您可以对此进行改进以在 rhs 为右值时重新使用它(通过添加更多重载和更多复杂性)。

我个人认为根据 operator+= 定义的通用 operator+ 作为练习很有趣，但实际上不是很实用，尤其是当您考虑移动语义时。为您的类型编写自定义 operator+(例如 More Effective C++ 的 p172 上的那个)并不太多工作，而且您不必处理转发引用，你就会知道该类型的加法是否通勤，以及执行 rhs += lhs 是否安全。