c++ - 用户定义的中缀运算符

Question

在 C++ 中很容易引入新的中缀运算符

// User-defined infix operator framework

template <typename LeftOperand, typename Operation>
struct LeftHelper
{
    const LeftOperand& leftOperand;
    const Operation& operation;
    LeftHelper(const LeftOperand& leftOperand, 
               const Operation& operation)
        : leftOperand(leftOperand), operation(operation) {}
};

template <typename LeftOperand, typename Operation >
auto operator < (const LeftOperand& leftOperand, 
                 Operation& operation)
{
    return LeftHelper<LeftOperand, Operation>(leftOperand, operation);
}

template <typename LeftOperand, typename Operation, typename RightOperand>
auto operator > (LeftHelper<LeftOperand, Operation> leftHelper, 
                 const RightOperand& rightOperand)
{
    return leftHelper.operation(leftHelper.leftOperand, rightOperand);
}

// Defining a new operator

#include <cmath>
static auto pwr = [](const auto& operand1, const auto& operand2) { return std::pow(operand1, operand2); };

// using it
#include <iostream>
int main() 
{
   std::cout << (2 <pwr> 16) << std::endl;
   return 0;
}

Live demo

不幸的是，这个幂运算符有错误的优先级和结合性。所以我的问题是:如何解决这个问题？我想要我的 <pow>优先级高于 *并关联到右边，就像在数学符号中一样。

编辑 可以通过使用不同的括号来改变优先级，例如|op| , /op/ , *op*甚至，如果有人愿意，<<--op-->> , 但不能以这种方式高于最高的内置运算符优先级。但是今天 C++ 在模板元编程和类型推导方面如此强大，应该有一些其他方法来实现所需的结果。

此外，如果我可以使用 pow 就好了而不是 pwr .不幸的是，在某些实现中 #include <cmath>带来pow进入全局命名空间，所以会有冲突。我们可以重载吗 operator not这样形式的声明

not using std::pow;

已删除 std::pow来自全局命名空间？

进一步阅读:a related proposal by Bjarne Stroustrup .

Answer 1

最小意外原则很重要，关键是 a*b *power* c * d评估为 a* (b^c) *d .幸运的是，有一个简单的解决方案。

确保*power*具有比乘法更高的优先级，您必须使用类似的命名运算符技术进行乘法。

然后不是直接计算*power*的结果和 *times* ，而是构建一个表达式树。此表达式树在求值时可以应用任意优先级规则。

我们可以对每个内置运算符执行此操作，为我们提供易于阅读的语法，允许对运算符优先级进行编译时元编程:

auto z =equals= bracket<
  a *plus* b *times* c *power* bracket<
    a *plus* b
  >bracket *power* x *times* y
>bracket;

为避免此表达式模板的存储时间超过最佳时间，只需重载 operator auto()&&返回推导的类型。如果您的编译器不支持该功能，=equals=可以以适度的清晰度代价返回正确的类型。

请注意，上述语法实际上可以使用类似于 OP 的技术在 C++ 中实现。实际实现比 SO 帖子应该包含的要大。

还有其他好处。众所周知，晦涩难懂的 ASCII 字符在编程语言中已经失宠，阅读 C++ 的人可能会被这样的表达式搞糊涂:

int z = (a + b* pow(c,pow(x,a+b))*y);

使用这种技术，所有运算符都具有可读的名称，使其含义清晰，并且一切都在中缀而不是混合中缀和前缀表示法。

确保类似的解决方案pow可以通过重新实现 <cmath> 来完成作为<cmath_nopow>你自己。这避免了重载不在语言结构上的运算符，这会导致 AST 语法单子(monad)解耦，和/或违反标准。也许试试 Haskell？