在 C++ 中定义运算符 **

Question

我如何定义运算符 ** 以便它可以执行 2 个数字的幂运算。例如2 ** 3。答案应该是 8。

或者间接有什么方法可以通过运算符重载而不是#define 宏来做到这一点？

Answer 1

你不能。您只能重载现有的运算符，而不能重载内置类型。

Answer 2

你不能。您只能重载 C++ 中现有的运算符；您不能添加新的，或更改现有运算符的数量或关联性。甚至预处理器在这里也无能为力——它的标识符不能是符号。

Answer 3

如果你愿意妥协 w.r.t. ** 并想混淆你的代码：

#include <cmath>
#include <iostream>

struct foo {
    foo(int i) : i_(i) {}
    int operator*(int exp)
    {
        return std::pow(i_,exp);
    }
private:
    int i_;
};

struct bar {
} power_of;

foo operator*(int i, bar)
{
    return foo{i};
}


int main()
{
    std::cout << 2 *power_of* 3;  // prints 8
}

否则，请使用std::pow。

Answer 4

就像提到的其他答案一样，这对于内置类型是不可能的但是你可以让它适用于像这样的自定义类型（最小代码示例）：

#include <cmath>
#include <iostream>

struct dummy;

struct Int
{
    int i;
    Int() : i(0) {}
    Int(const int& i) : i(i) {}
    dummy operator*();
};

struct dummy
{
    Int* p;
    dummy(Int* const p) : p(p) {}

    int& operator*()
    {
        return p->i;
    }
};

dummy Int::operator*()
{
    return dummy(this);
}

int operator*(const Int& lhs, const dummy& rhs)
{
    return std::pow(lhs.i, rhs.p->i);
}


int main()
{
    Int a(2);
    Int b(2);
    std::cout<< a ** b << std::endl; 
}

Live example

Answer 5

正如其他人所指出的那样：这是不可能的。您可以重载另一个运算符，例如 ^，用于求幂，但是可以在简单的类型包装类/对象上重载。

但是，如果您喜欢冒险，另一种方法是创建一个微型 DSL，以支持此类运算符的动态计算。 (A famous example of that is LISP in C++)

但是，考虑到所涉及的努力，它可能是也可能不是您的一杯茶。但是，值得知道这种可能性是存在的。

更新：

运算符重载通过重载已经存在的运算符来工作。为什么？因为如果您可以定义自己的，您还必须定义这些运算符的优先级，这些运算符很容易通过抽象出它们的原始目的而让位于滥用运算符 - 这增加了阅读代码的难度。 （至少这是已经提出的论点）。

语义最接近** 的运算符是插入符号运算符。这种操作符的一个简单和说明性的实现是：

#include <iostream>
#include <cmath>

class Int {
public:
    Int() {}
    Int(int i) : value(i) {}

    friend double operator^(const int& i, const Int& integer);
    friend double operator^(const Int& integer, const int& i);
    friend double operator^(const Int& lhs, const Int& rhs);
private:
    int value;
};

double operator^ (const int& lhs, const Int& rhs) {
    return std::pow(lhs, rhs.value);
}

double operator^ (const Int& lhs, const int& rhs) {
    return std::pow(lhs.value, rhs);
}

double operator^ (const Int& lhs, const Int& rhs) {
    return std::pow(lhs.value, rhs.value);
}


int main() {
    Int i1 = 10;
    Int i2 = 3;
    double result = i1 ^ i2;

    std::cout << result;
    return 0;
}

Answer 6

不幸的是，可以在 C++ 中重载的运算符集是固定的，不包括 ** 运算符。您可能会考虑改用 operator^()，但事实证明 ^ 用作幂运算符的优先级错误。

简而言之，很遗憾，您对此无能为力。

Answer 7

您不能为内置类型重载运算符。对于自定义类型，我会使用 operator ^ 来实现此目的。