面试题：C++ 不允许重载运算符未来变化的高级难度问题

Question

设想 C++ 未来允许重载 ?: 运算符，从语言特性和编程范式角度出发，描述你将如何设计一套符合 C++ 风格且高效的重载机制，同时说明重载后如何避免与现有代码逻辑产生冲突，并举例说明其可能带来的新的编程模式。

Answer 1

重载机制设计

1. 语法一致性：保持与现有 ?: 运算符相似的三元结构 condition ? value_if_true : value_if_false。重载时，操作数类型应能通过模板或函数重载规则来灵活适配不同的数据类型，同时保持运算符优先级与现有 ?: 一致，确保与其他运算符（如算术、逻辑运算符等）混合使用时符合预期。
2. 模板支持：利用 C++ 的模板机制来实现泛型重载。例如：

template <typename T, typename U, typename V>
auto operator?(const T& condition, const U& value_if_true, const V& value_if_false) -> decltype(condition? value_if_true : value_if_false) {
    return condition? value_if_true : value_if_false;
}

这样可以根据传入的参数类型自动推导返回类型，适应多种数据类型的组合。

避免与现有代码逻辑冲突

1. 命名空间隔离：将重载的 ?: 运算符放在特定的命名空间内，例如：

namespace my_utils {
    template <typename T, typename U, typename V>
    auto operator?(const T& condition, const U& value_if_true, const V& value_if_false) -> decltype(condition? value_if_true : value_if_false) {
        return condition? value_if_true : value_if_false;
    }
}

使用时通过命名空间限定，如 my_utils::condition? value1 : value2，避免与全局作用域的现有 ?: 冲突。 2. 类型不冲突：确保重载版本的参数类型与现有 ?: 运算符适用的类型不会混淆。例如，现有 ?: 主要用于基本数据类型和指针类型等，重载版本可以针对自定义类类型或特定的模板类型组合，通过模板特化来实现。

新的编程模式示例

1. 自定义类型的条件处理：假设存在一个 Matrix 类，用于矩阵运算。可以重载 ?: 运算符实现矩阵的条件赋值。

class Matrix {
    // 矩阵相关成员和方法
};

namespace matrix_utils {
    Matrix operator?(bool condition, const Matrix& m1, const Matrix& m2) {
        return condition? m1 : m2;
    }
}

int main() {
    Matrix m1, m2;
    bool flag = true;
    Matrix result = matrix_utils::flag? m1 : m2;
    return 0;
}

2. 泛型算法增强：在泛型算法中，可以利用重载的 ?: 实现更灵活的条件操作。例如，对于一个求两个值中较大值的函数模板，可以使用重载的 ?: 进行更简洁的实现。

template <typename T>
T max(T a, T b) {
    return std::utils::true? a : b;
}

这种方式使得代码在处理不同类型时更加通用和简洁，同时保持了 C++ 的表达力和效率。