重载运算符 + 用于向量：命名空间 std

Question

我正在尝试为 std::vector 重载运算符 + 和 +=，而我所做的是

namespace std {
    template<class T>
    vector<T> operator+(vector<T> x, vector<T> y) {
        vector<T> result;
        result.reserve(x.size());
        for (size_t i = 0; i < x.size(); i++)
            result[i] = x[i] + y[i];
        return result;
   }
}

但我认为这是不好的做法，因为 clang-tidy 警告我“修改 std 命名空间可能导致未定义的行为”。为 STL 类重载运算符还有其他更好的做法吗？

Answer 1

最好的做法是不要这样做。

但如果你真的想要你仍然可以：只是不要把它放在命名空间std。

并且不要按价值来衡量你的论点，除非你故意这样做是为了充分利用移动语义（你不是）。

Answer 2

我建议：

1. 不要使运算符过载。改为创建常规函数。
2. 将函数放入特定于您的应用的namespace。

例子：

namespace MyApp
{
   template <typename T>
   std::vector add(std::vector<T> const& lhs, std::vector<T> const& rhs) { ... }

   template <typename T>
   std::vector& append(std::vector<T>& lhs, std::vector<T> const& rhs) { ... }
}

Answer 3

将函数插入std 会使您的程序格式错误，无需诊断。

在某些有限的情况下，您可以在std 中插入专业化，但这不能满足您的需要。

所以你不能将vec + vec插入std。

将运算符放在不同的命名空间中是合法的，但不明智。当无法通过 ADL/Koenig 查找找到运算符时，它们无法正常工作。看似合理的代码，例如 std::accumulate( vec_of_vec.begin(), vec_of_vec.end(), std::vector<int>{} ) 编译失败等问题。

简短的回答是，vector 不是你喜欢的类型。不要这样做。

您可以在其他地方创建辅助函数，例如 util::elementwise_add( vec, vec )。

std 没有实现+，因为连接和元素操作都是合理的。 valarray 确实实现了元素操作；可能你想要的是std::valarray<int> 而不是std::vector<int>。

如果所有这些都失败了，您可以编写一个命名运算符 vec +by_elem+ vec 或从您自己的命名空间中的 std::vector 继承，使用该类型，并为您的类型重载 +。 （从std::vector 继承是非常安全的；只要没有人使用堆分配的指向std::vectors 或类似的原始指针）

Answer 4

无论你是作为operator+(...)还是作为一个函数add(...)来实现加法，你最好这样做：

template<class T>
std::vector<T> operator+(std::vector<T> x, const std::vector<T>& y) {
    assert(x.size() == y.size());
    for (std::size_t i = 0; i < x.size(); ++i)
        x[i] += y[i];
    return x;
}

通过按值（而不是按 const-ref）获取第一个向量，您将强制编译器自动为您制作副本以保存结果。

补充阅读this comment后。

由于+ 的从左到右的关联性，像a + b + c 这样的表达式被解析为(a + b) + c。因此，如果operator+(... x, ... y) 中的第一个（而不是第二个）参数按值取值，则a + b 返回的prvalue 可以移动到x。否则，将制作不必要的副本。

Answer 5

您可能应该创建自己的向量类，继承自 std::vector 并定义新的运算符

#include <iostream>
#include <vector>

template<class T>
class MyVec : public std::vector<T>
{
public:
    MyVec& operator+=(const T& add)
    {
        reserve(1);
        push_back(add);
        return *this;
    }
};

int main()
{
    MyVec<int> vec;
    vec += 5;
    vec += 10;

    for (auto& e : vec)
    {
        std::cout << e << "\t";
    }

    std::cin.get();
}

编辑：对不起，我不知道这个解决方案会导致未定义的行为。然后我会建议上面帖子中显示的类似解决方案。但是为什么需要加号运算符？ push_back 还不够好吗？您可以实现参考返回值以继续添加。所以你可以这样做：

vec + 20 + 30;

添加两个元素（20 和 30）。这是更少的代码，但更具可读性？