可以将重载运算符重构为非成员函数会破坏任何代码吗？

Question

考虑重载加法运算的遗留类模板+=和+

template<class T>
class X
{
public:
    X() = default;
    /* implicict */ X(T v): val(v) {}

    X<T>& operator+=(X<T> const& rhs)       { val += rhs.val; return *this; }
    X<T>  operator+ (X<T> const& rhs) const { return X<T>(*this) += rhs;    } 

private:
    T val;
};

在代码审查时,观察到它+是可实现的+=,为什么不使它成为非成员(并保证左右参数的对称性)？

template<class T>
class X
{
public:
    X() = default;
    /* implicit */ X(T v): val(v) {}

    X<T>& operator+=(X<T> const& rhs)       { val += rhs.val; return *this; }

private:
    T val;
}; 

template<class T>
X<T> operator+(X<T> const& lhs, X<T> const& rhs)
{ 
    return X<T>(lhs) += rhs; 
}

它看起来足够安全,因为所有有效的表达式都使用+并+=保留了它们原有的语义含义.

问题:operator+从成员函数到非成员函数的重构是否会破坏任何代码？

破损的定义(最差到最好)

• 新代码将编译在旧方案下无法编译
• 旧代码将无法编译在旧方案下编译
• 新代码将静默调用不同的operator+(从基类或通过ADL拖入的关联命名空间)

Answer 1

概括

答案是，是的，总会有破损。基本要素是函数模板参数推导不考虑隐式转换。我们考虑三种情况，涵盖重载运算符可以采用的三种语法形式。

这里我们在其内部使用隐式构造函数X<T>。但即使我们创建了该构造函数explicit，用户也可以将其添加到包含表单隐式转换的X<T>类的命名空间中。在这种情况下，以下情况将继续成立。C<T>operator X<T>() const

非成员友元函数破坏最少，因为它允许 lhs 参数隐式转换，而这些隐式转换不会为类模板的成员函数进行编译。非成员函数模板破坏了 rhs 参数的隐式转换。

类模板的成员函数

template<class T>
class X
{
public:
    /* implicit */ X(T val) { /* bla */ }
//...
    X<T> operator+(X<T> const& rhs) { /* bla */ }
//...
};

这段代码将允许这样的表达

T t;
X<T> x;
x + t;  // OK, implicit conversion on non-deduced rhs
t + x;  // ERROR, no implicit conversion on deduced this pointer

非会员好友功能

template<class T>
class X
{
public:
    /* implicit */ X(T val) { /* bla */ }
//...
    friend 
    X<T> operator+(X<T> const& lhs, X<T> const& rhs) { /* bla */ }
//...
};

由于该friend函数不是模板，因此不会发生参数推导，并且 lhs 和 rhs 参数都考虑隐式转换

T t;
X<T> x;
x + t;  // OK, implicit conversion on rhs
t + x;  // OK, implicit conversion on lhs

非成员函数模板

template<class T>
class X
{
public:
    /* implicit */ X(T val) { /* bla */ }
//...
};

template<class T> 
X<T> operator+(X<T> const& lhs, X<T> const& rhs) { /* bla */ }

在这种情况下，lhs 和 rhs 参数都经过参数推导，并且都不考虑隐式转换：

T t;
X<T> x;
x + t;  // ERROR, no implicit conversion on rhs
t + x;  // ERROR, no implicit conversion on lhs