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C++ 2011 中调用对象的 Rvalue Reference 成员函数重载

    之前提到的 rvalue reference 还有一点没有结算, 其实本来早就想写完它, 但是尝试了很久, 最后到 stackoverflow 上问来问去才最终解决, 那就是当某个对象是 rvalue 时, 怎么调用 rvalue 的成员函数重载.
    之前在有关 rvalue 函数重载的讨论中说到参数是 rvalue 的情况, 很自然地, 如果认为 (简单起见, 非 virtual 的) 对象成员函数等价于普通函数加上一个 this 参数, 那么如何分辨 this 参数是 left value 还是 rvalue 呢? 受到对象成员函数可以仅根据 const 修饰与否来重载这个现状的启发, 对于对象本身是 rvalue 的重载当然很可能是为成员函数加上某种修饰, 类似下面这个样子
struct Type {
    void func();                     // for normal left reference
    void func() const;               // for const left reference
    void func() rvalue-qualified-id; // for rvalue reference
};
    想法当然好, 而且确实有这么一回事, 只是标准敢正常一点么? 下面上真实代码, 这段代码目前似乎只能在 clang++ (我试验的版本是 2.9) 上编译通过
#include <cstdio>

struct Type {
    Type() {}

    void func() &
    {
        puts("a");
    }

    void func() const&
    {
        puts("b");
    }

    void func() &&
    {
        puts("c");
    }
};

int main()
{
    Type a;
    a.func();

    Type const b;
    b.func();

    Type().func();

    return 0;
}
    输出是
a
b
c
    前两个函数重载看起来很怪异? 原因是, 如果成员函数重载中只要有一个函数是给 rvalue 用的 (也就是函数后面有 && 修饰), 那么其它重载也必须标注上一个 & 号. 读的时候去掉前两个重载的 & 就很容易看明白了. 而最后一个重载正是给 rvalue 用的. 这样变态地使用符号, 看来标准委员会看来是毫不介意 C++ 逐渐演化成既不表意又不象形的新世纪面向对象强化版 Brainfuck. 真的在代码中写这种东西的死 coder 是伤不起的!

Posted at May 01 2011 - 09:15:20

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C++ 2011 中的 Left Value 与 Rvalue Reference

#include "某 C++ 概念之序篇"

答: std::stringstream() 产生的临时变量无法匹配类型 std::stringstream&.

    但是 std::stringstream() 可以匹配类型 std::stringstream const&, 也就是说, 如果函数 std::stringstream& operator<<(std::stringstream& os, double d) 的签名和实现作修改成下面这个样子就行了
std::stringstream const& operator<<(std::stringstream const& os, double d)
{
    const_cast<std::stringstream&>(os).operator<<(d);
    return os;
}

    之前扯过 C++ 已经没有语法意义上的左值了, 不过这里似乎有一点点很微妙的, 跟左值很类似的东西, 那就是, C++ 引用. 任何一本 C++ 入门书籍里面都会花一些篇幅来讨论引用, 其基本意义, 无非是某个东西的别名, 因此, 这某个东西对于引用而言显然是至关重要的.
    最基本的一点是, 如果被引用的东西是临时变量 (顺便一提, 如果是字面常量这种比较尴尬的情况, 视同临时变量) 怎么办? 比如之前代码样例 A 中的情况?
    这就牵扯到 C++ 中正统的 left value. 因为 left 已经不再有任何 "左" 相关的意义的, 所以我不太想在本文中把这货称之为 "左值" (实际上英文在这些方面更加灵活, 比如 Copyleft 这词跟 left 也没太大关系, 用来吐槽则非常不错).

    一个东西如果是 left value, 那么它就可以被赋值给 left value 引用, 所谓 left value 引用嘛, 就是就是类似 std::stringstream& 的引用类型, 而暗含 const 的类型的引用则不算
typedef int const int_const;
int_const& this_is_not_a_left_value_reference;
    那究竟什么是 left value 呢?
    一个语句之后仍然存在的变量, 表达式, 或者这样类似的 "具有值属性的什么东西" 就是 left value. 而
std::cout << (std::stringstream() << d).str().length() << std::endl;
这句之后, 显然临时构造的 std::stringstream() 就被析构了, 因此这家伙不算是 left value, 自然也就无法被 std::stringstream& 所引用.
    那常数为什么不算 left value 呢? 当然, 可以认为常数居阴阳之外, 别谈语句之后, 吐核退出, 就算是宇宙毁灭, 什么 π 啊 e 啊还活得好好的; 不过, 从计算机的角度来理解, 常数是 CPU 指令的立即数, 所以别谈语句之后, 只要这条指令结束, 它就没了.

    然而, C++ 一个很邪恶的规定是, 即使一个东西不是 left value, 它仍然可以绑定 const 引用, 比如以下语句都是合法的
std::pair<int, int> const& pair = std::make_pair(0, 1);
std::stringstream const& strm = std::stringstream();
std::string const& x = "Raki suta";
int const& i = 0;
    这样直白地写出来是有点让人觉得不舒服, 不过作为函数调用的参数则好得多, 比如之前的代码片段 B 那样

Posted at Mar 28 2011 - 13:07:31

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某 C++ 概念之序篇

    C++ 虔诚的信徒们, 请阅读下面的代码, 回答码后的问题
/* 完整样例 A */
#include <iostream>
#include <sstream>

std::stringstream& operator<<(std::stringstream& os, double d)
{
    os.operator<<(d);
    return os;
}

int main()
{
    double d;
    std::cin >> d;
    std::cout << (std::stringstream() << d).str().length() << std::endl;
    return 0;
}
问: 为什么上述代码无法通过编译?
/* 代码片段 B */
#include <map>
#include <string>
#include <stdexcept>

struct key_error
    : public std::logic_error
{
    explicit key_error(std::string const& what)
        : std::logic_error(what)
    {}
};

std::string const& lookup(std::map<std::string, std::string> const& map
                        , std::string const& key)
            throw(key_error)
{
    std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = map.find(key);
    if (map.end() == i) {
        throw key_error("key ``" + key + "'' not found in map");
    }
    return i->second;
}
问: 上述代码中的 lookup 函数有什么隐患?

答案已揭晓, 点此查看, 谢谢关注.

Posted at Mar 26 2011 - 09:37:59

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C++ 中的左值

请使用 x86 32位 ArchLinux GCC 4.5.0 环境编译文中 C++ 示例代码, 不过只要是 GCC 或 clang++ 编译结果应该都相仿.

作为一个特别的语言, C++ 中的左值是*语义*概念而非*语法*概念, 这一点甚至也可以认为是沿袭自 C 语言. 在任何其他语言中讨论 “什么是左值” 这个概念时, 会简短使用 “变量可以是左值”, “表达式不能是左值”, “常数不能作为左值” 等等, 诸如 “变量”, “表达式”, “常数” 这些都是语法概念, 所以刚才这些说法都是左值的语法约定. 确实一些语言使用语法约束来规定左值, 比如 Python, 下面的 Python 代码

class A:
    pass

a = A()
a + 1 = 0

编译时会报 “SyntaxError: can’t assign to operator”, 是 *Syntax* 哦. -甚至连- JS -这样乱的语言-也有类似的例子, 比如

var f = function() {};
f() = 0;

在执行的时候会报 "ReferenceError: Invalid left-hand side in assignment" --- Chromium.

在 C 里面表达式, 或者函数的返回值, 或者两者的混合, 只要语法恰当, 返回值类型又是一个可写指针, 那么通过对该指针引用的方式来赋值, 如

int* f() { return NULL; }

*(f() + 1) = 0;

这一特性在 C++ 那放荡不羁的类型系统里得到了极大的加强, 完全不再受制于语法的约束, 编译器只需要先根据运算符优先级搭起语法树, 至于左值判定什么的都留在以后的语义分析再来.

而这一切的开端仅仅是因为 C++ 支持一个指针的替代, 也就是引用, 这样连前缀星号都省略了.

另一方面, C++ 中的运算符重载机制又极大地扩展其左值概念的超凡脱俗, 并且 C++ 程序员似乎从来也未有过 “哦, 这只是个示例程序, 尽量别引入复杂特性” 这样的想法, 即使是经典的 Hello World 程序中, 也毫不吝惜地显摆着运算符重载这种高级特性.

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Hello, world\n";
}

从这个例子扩展出一个赋值语句几乎毫不费力, 只需要在函数体第一行加个 = 之后随手发挥就好.

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Hello World\n" = std::cerr;
    return 0;
}

当然这份代码会报错但不是因为左值不合理, 而是 --- 赋值操作符被设为私有函数或赋值操作符重载被删除了 (C++11 中).

如果希望的话, 可以进一步参考下面这个操作符重载错乱的例子 (它可能由一位危险的 C++ 实习生在主键盘区 += 坏掉的机器上编写的)

struct type {
    int x;

    type& operator+(type& rhs)
    {
        this.x = rhs.x;
        return *this;
    }

    type& operator=(type& rhs)
    {
        this.x += rhs.x;
        return *this;
    }
};

int main()
{
    type a, b, c;
    a + b = c;
    return 0;
}

所以在 C++ 的世界里, 左值跟赋值运算操作符已经没有半点关系了, 倒是只要类型能够匹配上, 运算符重载就能通过编译, 看起来再离奇的算式都没问题.

不过, 如果非要扯赋值运算符, 它跟其它二元运算符有什么不同?

这差异还确实有, 那就是, 赋值运算符必须是成员非静态的, 也就是说下面的编译无法通过

Posted at Jun 19 2010 - 13:05:49

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