推斷 operator+ 和其他運算符的（模板化）返回類型

Question

我正在實現一個二維向量，它的坐標可以采用任何算術類型。 我想實現一個operator+運算符，它以與unsigned x = 2l + 3.1;相同的方式從上下文推斷其返回類型unsigned x = 2l + 3.1; 知道+的結果應該是unsigned因為它被分配給了一個unsigned 。

到目前為止，我所擁有的靈感來自從返回類型推斷類型 T的模板：

#include <array>
#include <type_traits>

template<typename T,
         typename = std::enable_if_t<std::is_arithmetic_v<T>, T>>
class Vec2
{
    std::array<T, 2> _data;

public:
    // Constructors
    Vec2(T x, T y): _data{x, y} {}

    // Operators
    template<typename TB, // second operand's coordinates type
             typename TR> // result's coordinates type
    Vec2<TR> operator+(const Vec2<TB> v) const
    {
        return Vec2<TR>(_data[0] + v._data[0],
                        _data[1] + v._data[1]);
    }
};

int main(void)
{
    Vec2 vi{0, 2};
    Vec2 vf{1.4, 2.2};

    Vec2<int> res = vi + vf;
}

我收到一條錯誤消息，說它無法推斷用於返回值的類型：

$ g++ -Wall -Wextra -std=c++17 poc.cc
poc.cc: In function ‘int main()’:
poc.cc:29:24: error: no match for ‘operator+’ (operand types are ‘Vec2<int, int>’ and ‘Vec2<double, double>’)
   29 |     Vec2<int> res = vi + vf;
      |                     ~~ ^ ~~
      |                     |    |
      |                     |    Vec2<double,double>
      |                     Vec2<int,int>
poc.cc:17:14: note: candidate: ‘template<class TB, class TR> Vec2<TR> Vec2<T, <template-parameter-1-2> >::operator+(Vec2<TB>) const [with TB = TB; TR = TR; T = int; <template-parameter-1-2> = int]’
   17 |     Vec2<TR> operator+(const Vec2<TB> v) const
      |              ^~~~~~~~
poc.cc:17:14: note:   template argument deduction/substitution failed:
poc.cc:29:26: note:   couldn’t deduce template parameter ‘TR’
   29 |     Vec2<int> res = vi + vf;
      |                          ^~
poc.cc:29:15: warning: unused variable ‘res’ [-Wunused-variable]
   29 |     Vec2<int> res = vi + vf;
      |               ^~~

Answer 1

在 C++ 中， +運算符重載無法確定其結果將分配給什么。 C++ 根本就不能這樣工作。

在許多情況下，可以以略有不同的方式設計替代方案。 首先讓+運算符弄清楚它的最佳返回類型應該是什么：

template<typename TB> // result's coordinates type
auto operator+(const Vec2<TB> v) const
{
    typedef decltype( static_cast<T>(0) + static_cast<TB>(0) ) ret_t;

    return Vec2<ret_t>(_data[0] + v._data[0],
                    _data[1] + v._data[1]);
}

您確保T和TB都是算術類型，因此這是通過decltype找出它的最簡單方法。

所以，加入Vec2的int s到一個Vec2的double S的關系產生Vec2<double> 。 但是如果這被分配給Vec2<int>呢？ 好吧，您只需要一個轉換運算符...

template<typename TB>
operator Vec2<TB>() const
{
    return Vec2<TB>(_data[0], _data[1]);
}

......並希望最好。