懒惰的，过载的C++ &&运算符？

Question

我想实现自己的布尔类，但是无法复制本地的&&语义。以下编写的代码演示了这个问题：

    #include <iostream>>

    class MyBool {
    public:
        bool theValue;
        MyBool() {}
        MyBool(bool aBool) {theValue = aBool;}
        MyBool operator&& (MyBool aBool) {return theValue && aBool.theValue;}
    };

    bool f1() {std::cout << "   First\n"; return false;}
    bool f2() {std::cout << "   Second\n"; return false;}

    int main(int argc, char** argv) {
        std::cout << "Native &&\n";
        f1() && f2();
        std::cout << "Overloaded &&\n";
        MyBool(f1()) && MyBool(f2());
        return 0;
}

当编译并运行时，结果如下：

Native && First Overloaded && Second First

换句话说，对于布尔值，&&是惰性的（任何C++程序员都会预期），但重载的&&不是（至少这位C++程序员没有预料到）。

有没有办法使重载的&&变成惰性的？我可以找到各种全面的惰性求值方案，以提供类似Haskell的功能，但它们似乎对我的用例来说过于复杂。

- user2285449

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“By lazy you mean short circuit.” 的意思是“通过惰性求值实现短路计算”。重载运算符并不具有短路计算的功能。 - Rapptz

这个问题正是为什么建议不要重载 && 运算符的原因。 - Martin York

请注意，重载运算符无法短路的原因是将MyBool aBool作为参数传递给它。因此，在实现operator&&有机会运行之前，需要计算MyBool(f2())。理论上，您可以编写一个模板operator&&重载，其RHS是返回MyBool的函数对象。然后仅在LHS评估为true时调用该函数对象。然后在C++11中，调用者可以编写一个lambda表达式：MyBool(f1()) && []() { return MyBool(f2()); }。但在实践中，不要这样做——当您必须在每次调用时显式指定它时，惰性求值非常丑陋。 - Steve Jessop

Answer 1

你不应该重载 bool operator&&，因为你会失去短路求值的功能，就像你已经发现的那样。

正确的方法是给你的类一个 bool 转换运算符。

class MyBool {
 public:
  bool theValue;
  MyBool() {}
  MyBool(bool aBool) : theValue(aBool) {}
  explicit operator bool() { return theValue; }
};

请注意，显式转换运算符需要符合 C++11 标准。如果您没有此标准，请查看安全布尔技巧。

- juanchopanza

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+1，但需要注意的是explicit operator是C++11的特性，而C++03需要使用Safe Bool习惯用法。 - greyfade

Answer 2

有没有一种方法可以使重载的 && 成为懒加载？

没有。

- Tony Delroy

Answer 3

使用表达式模板习惯用法，您几乎可以让任何东西都进行惰性求值，包括但不限于其内置版本具有短路功能的运算符。但是，对于这种情况，这比您需要的工作要多得多，因为那样您的MyBool类将需要更多的代码。

- Steve Jessop

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“你可以使几乎任何东西惰性求值” - 这是误导性的，因为这种方法只适用于合作的用户定义类型。例如，对于任何 T* p; 和 myBool && ++p，你不能短路增量操作。 - Tony Delroy

Answer 4

如果你真的想要短路计算并愿意牺牲运算符语法，你可以将你的operator&&方法重命名为_and，定义一个AND()宏，并写成AND(x,y)而不是x&&y。

#define AND(x,y) (x._and(x.theValue ? y : MyBool(false)))

通过一些宏技巧，您可以让AND()接受可变数量的参数。

这里的_and()方法不是用于“公开”使用的，但必须声明为public，因为您无法将宏设置为friend。

对于像MyBool类这样简单的东西，这可能是不必要的。但是，如果您需要使您的operator&&具有特殊的副作用，例如在this上更新某些状态，则可以完成此操作。

- dshin