为什么 C++ 设计者选择不允许非成员运算符 ()()？

Question

我只是在玩 std::function<> 和 operators，使 C++ 语句看起来像函数式语言（F#），发现 [=17] 之间存在差异=] 和 operator<<。我的代码：

函数 1（运算符重载）：

function<int(int)> operator>>(function<int(int)> f1, function<int(int)> f2)
{
  function<int(int)> f3 = [=](int x){return f1(f2(x));};
  return f3;
}

函数 2（运算符重载）：

function<int(int, int)> operator>>(function<int(int, int)> f1, function<int(int)> f2)
{
  function<int(int, int)> f3 = [=](int x,int y){return f2(f1(x, y));};
  return f3;
}

函数 3（运算符重载）：

function<int(int)> operator()(function<int(int, int)> f1, int x)
{
  function<int(int)> f2 = [=](int y){return f1(x, y);};
  return f2;
}

当函数 1 和函数 2（或运算符重载）时，函数 3 给出错误：

error: ‘std::function<int(int)> operator()(std::function<int(int, int)>, int)’ must be a nonstatic member function
     function<int(int)> operator()(function<int(int, int)> f1, int x)
                                                                    ^

为什么operator()需要是非静态成员？我认为它不同于 What is the difference between the dot (.) operator and -> in C++? 在那个问题中，答案是用指针来解释的。不过这里我用的是简单的operator()和operator>>，跟指针没有关系。

Answer 1

这些是语言设计者决定的规则。 operator() 允许语法看起来像是 class 本身的一部分（std::function 在你的情况下）并且 class 的接口应该由 class本身。

标准在

中对此进行了定义

13.5.4 Function call [over.call]

¹ operator() shall be a non-static member function with an arbitrary number of parameters. [...]

强调我的

对其他运算符做出了类似的决定，例如赋值 =、下标 [] 和 class 成员访问 ->，而对于像 >> 这样的运算符，他们认为允许在两个（几乎）任意 classes 之间添加运算符是有意义的，而与 class' 接口本身无关。

Answer 2

operator>>() 可以作为非成员函数重载，但不能 operator()。 operator() 只能是 class 或 struct.

的非静态成员函数

来自标准：

13.5.4 Function call [over.call]

1 operator() shall be a non-static member function with an arbitrary number of parameters. It can have default arguments. It implements the function call syntax

postfix-expression ( expression-list opt )

where the postfix-expression evaluates to a class object and the possibly empty expression-list matches the parameter list of an operator() member function of the class. Thus, a call x(arg1,...) is interpreted as x.operator()(arg1, ...) for a class object x of type T if T::operator()(T1, T2, T3) exists and if the operator is selected as the best match function by the overload resolution mechanism (13.3.3).

Answer 3

operator>>() 可以作为非静态成员或作为独立函数调用，具体取决于它是如何为左侧数据类型定义的。语句：

lhs >> rhs

可以解析为：

lhs.operator>>(rhs) // non-static member

或：

operator>>(lhs, rhs) // standalone function

另一方面，

operator() 不能作为独立函数调用。它必须在左侧有一些东西才能调用它。语句：

lhs(arguments)

只能解析为：

lhs(arguments) // only if lhs is an actual function

或：

lhs.operator()(arguments) // must be a non-static member

没有允许语句的 C++ 语言语法：

lhs(arguments)

解析为：

operator()(lhs, arguments)

为什么 C++ 设计者选择不允许非成员运算符 ()()？

Why did the C++ designers choose not to allow non-member operator()()?

c++

gcc

g++

c++11

c++14

13.5.4 Function call [over.call]