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

Question

我正在尝试遵循 Scott Meyers 在《更有效的 C++》第 22 条中的建议:“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，以便所有实现 operator+= 的类自动获取 operator+:

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

现在，在《Effective Modern C++》第 25 条中，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，防止可能巨大的矩阵的无用拷贝。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，它最终会捕获所有内容，因此我最终会从左值转移，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:“考虑可复制参数的按值传递...”，因此我尝试编写自己的版本，如下所示:

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

但是当 rhs 是右值时，这会错过优化机会，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

我认为你的问题是你试图将 C++03 建议(编写通用的 operator+)与良好的 C++11 建议(重载 operator+)结合起来对于右值)，并且这两条建议不一定兼容。

您想要编写的通用operator+很难正确地处理转发引用，但您可以遵循与原始方法相同的方法并创建一个临时的，从lhs移动code> 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，知道最好的方法处理它们通常是 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& 但只能是 X 等对象类型，因此第一个参数只能匹配右值。

因此，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;
    }

这可能不是完全最佳的，因为当它是右值时，两个重载都不会重用 rhs ，但正如我在上面的评论中所说的 rhs += lhs 是除非加法是可交换的，否则不正确。如果您乐意假设它可以通勤，那么您可以对此进行改进，以在它是右值时重用 rhs(通过添加更多重载和更多复杂性)。

我个人认为以 operator+= 定义的通用 operator+ 作为练习很有趣，但实际上并不是很实用，特别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++ 第 172 页上的操作符)并不需要太多工作，而且您不必处理转发引用，您就会知道该类型的加法是否可交换，以及执行 rhs += lhs 是否安全。