c++ - 自然算术 C++ 总是返回 1

Question

我正在尝试用 C++ 实现自然数，这是我目前的代码(O() 是 0(零)数，S(Nat) 是后继函数)。

// Peano arithmetic C++
// Null element
struct O{
    explicit operator const unsigned int() const { return 0; }
};

// Successor function    
struct S {
    unsigned int val; 
    explicit operator const unsigned int() const {
        // Boundary check
        std::cout << "Incremented once" << std::endl;
        if (this->val < UINT_MAX) {
            return this->val + 1;
        }
        // Don't wrap around, hit the ceiling and stay there
        return this->val;
    }
    S(const unsigned int a) {
        this->val = a;
    }
    // Constructor
    S(const O& zero) {
        this->val = 0;
    }
    S(const S& s) {
        this->val = static_cast<const unsigned int>(s);
    }
};

// Nat
using Nat = std::variant<O, S>;

int main() {
    std::cout << static_cast<const unsigned int>(S(O())) << std::endl;
    std::cout << static_cast<const unsigned int>(S(S(O()))) << std::endl;
    return 0;
}

我期望的是 static_cast 到 unsigned 给我 1, 2。我得到的实际上是 1, 1!

Answer 1

S(const S& s)是拷贝构造函数，允许编译器elide calls在某些情况下复制构造函数。这是 C++14 及更低版本中的可选优化，在 C++17 中是必需的。您可以通过在此构造函数中放置一个打印语句来验证是否发生了这种情况，该构造函数不会打印任何内容。

在这种情况下，它将使表达式 S(S(O())) 等同于 S(O())。

因此，这种做事方式在这里行不通。您可以将 S 改为一个函数，它可以返回一个整数(使其变得微不足道)，或者如果您希望保留与此处代码类似的内容，则可以返回某个对象。