自动生成关联运算符

自定义运算符是C++的一个特色。它可以使用很多操作变得直观，符合一般的思维方式：

例如，在大多数语言中，对于int这样的内建类型（primary type）变量a,b，一个运算过程可以写成：a + b / a – 300，这与数学运算表达式完全一样。但对于非内建类型，比如Complex就不一定了。比如在Java中，它只能写成a.add(b.div(a).sub(300))，这就很难看了。而C++中可以通过自定义运算符实现与int类似的运算表达式。

运算符的实现有一个重要的原则：不改变运算符的原意。不应该把“＋”号重载成减法运算，也不应把“&&”定义为乘方，虽然这些重定义在语法上合法。这一原则的一个引申概念就是有关联的运算符其间的关系不应变化。“＋＝”和“＋”就是一对关联运算，”<”,”>”,”<=”和”>=”也是一组相关联的运算。其关联关系是这样的：

a = a + b 等价于 a += b

有a < b，也应有 b > a, b>= a, a<=b

关联运算符应一起实现，为了保证其相关性不变，在一组关联运算符中只实现一个基本运算符，其它运算符都使用这个基本运算符实现。例如加法运算以+=为基本运算，而+调用+=运算符来实现。

class A

{

  A& operator+=(A const& a);

};

A operator+(A const& a, A const& b)

{

   A result = a;

   result += b;

   return result;

}

关系运算符更是有一套模式化的实现方法。如果A定义了“<“号，则在STL中为它定义了如下模板。

template <class _Tp>

inline bool _STLP_CALL operator>(const _Tp& __x, const _Tp& __y) {

  return __y < __x;

}

 

template <class _Tp>

inline bool _STLP_CALL operator<=(const _Tp& __x, const _Tp& __y) {

  return !(__y < __x);

}

 

template <class _Tp>

inline bool _STLP_CALL  operator>=(const _Tp& __x, const _Tp& __y) {

  return !(__x < __y);

}

它们被定义在std::rel_ops命名空间中，要使用它们，需要在类中声明using namespace std::rel_ops。

这可以算是最基本的一个关联运算符生成器了，可惜它太少了一点，也不够灵活。不过在boost库中这个强大的功能被补全了，这就是boost::operators。

operator主要通过继承和友元来为类型提供运算符定义。

用法1通过继承：

class A : boost:: less_than_comparable<A>

{

  friend bool operator<(A const&a, A const& b);

};

用法2通过模板友元：

class A

{

  friend bool operator<(A const&a, A const& b);

};

 

template boost:: less_than_comparable<A>; //显式实例化模板。

boost:: less_than_comparable模板类提供了以下一组友元：

friend bool operator>(const T& x, const T& y) { return y < x; }

    friend bool operator<=(const T& x, const T& y) { return !(y < x); }

    friend bool operator>=(const T& x, const T& y) { return !(x < y); }

它们都依赖于A定义的operator<运算符。

Boost不只提供只对于当前类型的运算符，还提供类型之间的运算符，如下代码。

用法1通过继承：

class A : boost:: less_than_comparable<A,B>

{

  friend bool operator<(A const&a,  B const& b);

friend bool operator>(A const&a,  B const& b);

};

用法2通过模板友元：

class A

{

  friend bool operator<(A const&a,  B const& b);

friend bool operator>(A const&a,  B const& b);

};

template boost:: less_than_comparable<A, B>; //显式实例化模板。

 

boost:: less_than_comparable<A,B>模板类提供了以下一组友元：

bool operator<=(const T&, const U&)

bool operator>=(const T&, const U&)

bool operator>(const U&, const T&)

bool operator<(const U&, const T&)

bool operator<=(const U&, const T&)

bool operator>=(const U&, const T&)

以下是一张boost提供的模板，模板提供的运算符和模板所依赖的运算符的对应表。

 

T: primary operand type U: alternate operand type t, t1: values of type T u: value of type U