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

考虑具有重载加法运算符+=和+的遗留类模板

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+可以用+= ，那么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; 
}

它看起来很安全，因为使用+和+=所有有效表达式都保留了它们原始的语义含义。

问题 ： operator+从成员函数重构为非成员函数会破坏任何代码吗？

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
• 新代码将默默调用另一个operator+ （从通过ADL拖入的基类或关联的名称空间）

Answer 1

摘要

答案是，是的，总会有破损。 关键因素是函数模板参数推导不考虑隐式转换。 我们考虑三种场景，涵盖了重载运算符可以采用的三种语法形式。

这里我们在X<T>本身内部使用隐式构造函数。 但即使我们使构造函数explicit ，用户也可以在X<T>的名称空间中添加一个类C<T> ，其中包含表单operator X<T>() const的隐式转换。 在这种情况下，下面的情景将继续存在。

非成员友元函数在允许lhs参数隐式转换的意义上打破最少，这些转换不会为类模板的成员函数进行编译。 非成员函数模板打破了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 */ }
//...
};

这段代码将允许表达式

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

非会员朋友功能

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

非会员功能模板

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，并且都没有考虑隐式转换：

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