为什么这个涉及重载运算符和隐式转换的C ++表达式不明确？

Question

在下面的例子中，operator bool打破了operator<的使用。任何人都可以解释为什么bool在if (a < 0)表达式中与特定运算符一样相关，是否有解决方法？

struct Foo {
    Foo() {}
    Foo(int x) {}

    operator bool() const { return false; }

    friend bool operator<(const Foo& a, const Foo& b) {
        return true;
    }
};

int main() {
    Foo a, b;
    if (a < 0) {
        a = 0;
    }
    return 1;
}

当我编译时，我得到：

g++ foo.cpp
foo.cpp: In function 'int main()':
foo.cpp:18:11: error: ambiguous overload for 'operator<' (operand types are 'Foo' and 'int')
     if (a < 0) {
           ^
foo.cpp:18:11: note: candidate: operator<(int, int) <built-in>
foo.cpp:8:17: note: candidate: bool operator<(const Foo&, const Foo&)
     friend bool operator<(const Foo& a, const Foo& b)

Answer 1

重点是：

首先，operator <有两个相关的重载。

• operator <(const Foo&, const Foo&)。使用此重载需要使用0将文字Foo用户定​​义的转换为Foo(int)。
• operator <(int, int)。使用此重载需要使用用户定义的Foo将bool转换为operator bool()，然后升级到int（这是标准，与转换不同，正如Bo Persson所指出的那样）。

这里的问题是：模糊性从何而来？当然，第一次呼叫只需要用户定义的转换，比第二次呼叫更明智，这需要用户定义的转换，然后是促销？

但事实并非如此。该标准为每个候选人分配一个等级。但是，“用户定义的转换后跟促销”没有等级。这与仅使用用户定义的转换具有相同的等级。简单地（但非正式地）放置，排名顺序看起来有点像这样：

1. 完全符合
2. （仅）促销要求
3. （仅）需要隐式转换（包括从C继承的“不安全”转换，如float到int）
4. 需要用户定义的转换

（免责声明：如上所述，这是非正式的。当涉及多个参数时，它会变得更加复杂，而且我也没有提到参考或cv资格。这只是作为一个粗略的概述。）

所以，希望这可以解释为什么这个电话是模棱两可的。现在就如何解决这个问题的实际部分。几乎从来没有提供过operator bool()的人希望它隐含地用在涉及整数运算或比较的表达式中。在C ++ 98中，有一些模糊的解决方法，从std::basic_ios<CharT, Traits>::operator void *到“改进的”更安全的版本，包括指向成员或不完整的私有类型的指针。幸运的是，在隐式使用operator bool()之后，C ++ 11引入了一种更可读和一致的方法来阻止整数提升，这是为了将运算符标记为explicit。这将完全消除operator <(int, int)过载，而不仅仅是“降级”它。

正如其他人所提到的，你也可以将Foo(int)构造函数标记为显式。这将具有消除operator <(const Foo&, const Foo&)过载的相反效果。

第三种解决方案是提供额外的重载，例如：

• operator <(int, const Foo&)
• operator <(const Foo&, int)

在这个例子中，后者将优先于上述重载作为完全匹配，即使你没有引入explicit。同样的事情，例如对于

• operator <(const Foo&, long long)

这将优于operator <(const Foo&, const Foo&)的a < 0，因为它的使用只需要促销。

Answer 2

这里的问题是C ++有两个选项来处理a < 0表达式：

• 将a转换为bool，并将结果与​​0与内置运算符<进行比较（一次转换）
• 将0转换为Foo，并将结果与​​你定义的<进行比较（一次转换）

这两种方法都等同于编译器，因此它会发出错误。

您可以通过在第二种情况下删除转换来明确这一点：

if (a < Foo(0)) {
    ...
}

Answer 3

因为编译器不能在bool operator <(const Foo &,const Foo &)和operator<(bool, int)之间做出选择，这两者都适合这种情况。

为了解决这个问题，请制作第二个构造函数explicit：

struct Foo
{
    Foo() {}
    explicit Foo(int x) {}

    operator bool() const { return false; }

    friend bool operator<(const Foo& a, const Foo& b)
    {
        return true;
    }
};

编辑：好的，最后我得到了一个问题的真正意义:) OP问为什么他的编译器提供operator<(int, int)作为候选人，虽然“不允许多步转换”。

答：是的，为了调用operator<(int, int)对象a需要转换Foo -> bool -> int。但是，C ++标准实际上并没有说“多步转换是非法的”。

§12.3.4[class.conv]

最多一个用户定义的转换（构造函数或转换函数）隐式应用于单个值。

bool到int不是用户定义的转换，因此它是合法的，编译器有权选择operator<(int, int)作为候选。

Answer 4

这正是编译器告诉你的。

解决编译器的if (a < 0)的一种方法是使用你提供的Foo(int x)构造函数从0创建对象。

第二个是使用operator bool转换并将其与int（促销）进行比较。你可以在Numeric promotions部分阅读更多相关信息。

因此，它对于编译器来说是模棱两可的，它无法决定你希望它走哪条路。