是否有任何 C++ 运算符重载基于其他运算符自动提供？答案

【问题标题】：Are any C++ operator overloads provided automatically based on others?是否有任何 C++ 运算符重载基于其他运算符自动提供？
【发布时间】：2015-12-25 07:58:27
【问题描述】：

假设我正在编写一个 int 包装器，并且需要提供每个运算符重载。作者必须列出每一个，还是可以根据作者提供的内容自动生成任何一个？编译器可以/是否从现有的运算符中推断出任何新的自动定义运算符？

如果我定义operator==，它会自动给我一个operator!=吗？反之亦然？

如果我定义operator++()，我是否可以免费获得operator++(int)？还是反过来？

+= 类型的业务怎么样？是否可以将operator+ 的现有定义与operator= 结合起来生成operator+=？理论上应该是可以的，但真的可以吗？

>= 到 < 等的相同问题，还是我必须完整列出 >、>、>=、<= 的定义？

【问题讨论】：

有一个comparison operator defaulting的提案。
这很容易测试。
boost 有一些基于其他运算符的运算符：boost.org/doc/libs/1_59_0/libs/utility/operators.htm
@user657267：谢谢，这个提议很有道理。我希望operator++() 到operator++(int) 也有一个，我觉得你应该只需要提供其中一个。

标签： c++ operator-overloading compiler-generated

【解决方案1】：

在核心语言中，各种运算符是独立的。有些是根据其他运算符定义的，但是如果运算符调用的重载解析失败，则不会尝试根据其他运算符来表达该调用。当需要时，程序员可以很容易地表达出来（相反，关闭这种机器可能会更困难）。

在std::rel_ops 中有一组关系运算符重载，客户端代码可以使用它们，根据< 和== 定义。

您可以轻松编写一个 mixin 类，该类以 < 和 == 或三值 compare 函数的形式提供关系运算符。这就是 Curiously Recurring Template Pattern 的最初动机，称为 Barton-Nackman trick。

【讨论】：

【解决方案2】：

没有。

C++ 没有推理规则在核心语言中，所以即使定义 + 它也不假设任何关于 +=... 它们只是（就语言而言去）完全不相关。

考虑到标准库中的<<（左位移运算符）已被重载为表示“输出到流”...只是因为外观以及合理的优先级和关联性。

【讨论】：

看起来你是对的，但像 == 和 != 这样的东西在 99% 的应用程序中本质上是相似的......它们可以自动生成它并要求用户删除如果他们想做一些奇怪的事情，自动生成一个。
请注意，通常的推断是从+= 到+，而不是相反。特别是c = a+ b 被推断为c = a; c += b;。原因是在 CPU 级别，+ 更复杂。它需要两个输入寄存器和一个输出寄存器。 += 只接受一个输入寄存器。
@MSalters：过去，我花了一些时间研究在 C++ 中定义 n 维向量类（数学意义上的向量）时，最好的代码质量是什么。我发现，根据编译器的不同，某些实现可以更好地定义 + 以 +=，而另一些则相反，不幸的是，没有实现能像手动展开组件那样生成代码。分量数学。那是几年前的事了，可能现在编译器更聪明了，情况也更好了。
@6502：现代 C++ 模板代码将内联扩展并允许循环展开，因为向量大小将是编译时常量。那是 1990 年的关卡优化，但它需要现代代码。

【解决方案3】：

C++ 20 运算符<=>

似乎在 C++20 中，std::rel_ops 已被弃用，默认 <=> 将自动免费提供==, !=, <, >, <=, >=。

改编自https://en.cppreference.com/w/cpp/language/default_comparisons：

main.cpp

#include <cassert>
#include <compare>
#include <set>

struct Point {
    int x;
    int y;
    auto operator<=>(const Point&) const = default;
};

int main() {
    Point pt1{1, 1}, pt2{1, 2};

    // Just to show it Is enough for `std::set`.
    std::set<Point> s;
    s.insert(pt1);

    // Do some checks.
    assert(!(pt1 == pt2));
    assert( (pt1 != pt2));
    assert( (pt1 <  pt2));
    assert( (pt1 <= pt2));
    assert(!(pt1 >  pt2));
    assert(!(pt1 >= pt2));
}

编译运行：

sudo apt install g++-10
g++-10 -ggdb3 -O0 -std=c++20 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.cpp
./main.out

更多详情请访问：What is the <=> operator in C++?

在 Ubuntu 20.04、GCC 10.2.0 上测试。

【讨论】：

【解决方案4】：

C++20 添加了一项功能，允许语言为关系（<、>、<=、>=）和等式运算符（@987654325）做一些类似的事情@ 和 !=)。

当使用相等运算符时，系统可以尝试反转操作数的顺序（用于不同类型的相等测试）以及否定结果以找到适当的operator== 重载。也就是说，如果你只实现operator== 用于相等性测试A 和B，这也将允许你对B 和A 进行相等性测试，并且也可以对它们进行不等式测试。

请注意，编译器不会为您生成运算符函数。相反，它修改了调用操作符的实际位置。也就是说，它将b != a 转换为!(a == b)，以便找到合适的== 运算符。

对于<=>，它以几乎相同的方式应用于所有关系运算符（但不是相等运算符）。系统会根据需要将a < b重写为(a <=> b) < 0或(b <=> a) > 0，以找到匹配的重载<=>运算符。

此外，您可以= default 任何比较运算符，它执行子对象方式，以便比较相关类型的子对象（您只能默认比较相同类型）。如果您默认 == 运算符，那么根据上述规则，您也可以有效地获得 !=。如果你默认<=>，你会通过重写得到所有的关系运算符。

如果你默认<=> 没有默认==，那么系统也会生成一个默认==，所以单独默认<=>给你所有比较运算符。

【讨论】：