De Morgan Gesetz Optimierung mit überladenen Operatoren

Question

Jeder Programmierer sollten wissen:

(De Morgan's Laws)

Unter bestimmten Umständen, um das Programm zu optimieren, kann es vorkommen, dass Compiler modifiziert (!p && !q)

Die beiden Ausdrücke sind gleichwertig, und es macht keinen Unterschied, ob die erste oder die erste Bewertung ausgewertet wird der Zweite.
Aber in C++ ist es möglich, Operatoren zu überlasten, und der überladene Operator kann diese Eigenschaft nicht immer respektieren. Wenn Sie also den Code auf diese Weise transformieren, wird der Code tatsächlich geändert.

Sollte der Compiler De Morgans Gesetze verwenden, wenn !, || und && überladen sind?

Answer 1

Beachten Sie, dass:

Builtin Betreiber & & und || Kurzschlussauswertung durchführen (den zweiten Operanden nicht auswerten, wenn das Ergebnis nach Auswertung der ersten bekannt ist), aber überladene Operatoren verhalten sich wie normale Funktionsaufrufe und werten immer beide Operanden aus.

... Weil die Kurzschlusseigenschaften des Bedieners & & und des Bedieners || nicht auf Überladungen anwenden, und weil Typen mit boolescher Semantik ungewöhnlich sind, überlasten nur zwei Standardbibliotheksklassen diese Operatoren ...

Quelle: http://en.cppreference.com/w/cpp/language/operator_logical (Hervorhebung von mir)

Und das:

Wenn ein Benutzer geschriebenen Kandidaten mit dem gleichen Namen Bewerber und Parametertypen als Einbau in sind Funktion, die integrierte Operatorfunktion ist ausgeblendet und ist nicht in der Menge der Kandidatenfunktionen enthalten.

Quelle: n4431 13.6 Integrierte Operatoren [over.built] (Hervorhebung von mir)

Fassen wir zusammen: überladene Operatoren verhalten sich wie normale, vom Benutzer geschriebenen Funktionen.

NEIN, der Compiler ersetzt einen Aufruf einer benutzerdefinierten Funktion nicht durch einen Aufruf einer anderen benutzerdefinierten Funktion. Andernfalls würde möglicherweise die "as if" Regel verletzen.

Answer 2

Ich denke, dass Sie Ihre eigene Frage beantwortet haben: nein, ein Compiler kann dies nicht tun. Nicht nur die Operatoren können überlastet werden, manche können nicht einmal definiert werden. Zum Beispiel können Sie operator && und operator ! definiert haben und operator || nicht definiert werden.

Beachten Sie, dass es viele andere Gesetze gibt, denen der Compiler nicht folgen kann. Zum Beispiel kann es p||q zu q||p, sowie x+y zu y+x nicht ändern.

(Alle oben genannten gilt für überladene Operatoren, wie das ist, was die Frage verlangt.)

Answer 3

Nein, in diesem Fall die Umwandlung ungültig wäre. Die Berechtigung zum Transformieren von !p && !q in !(p || q) ist implizit durch die Als-ob-Regel. Die Als-ob-Regel erlaubt jegliche Transformation, die grob gesagt von einem korrekten Programm nicht beobachtet werden kann. Wenn überladene Operatoren verwendet werden und die Transformation erkennen, bedeutet dies automatisch, dass die Transformation nicht länger zulässig ist.

Answer 4

Überladene Operatoren per se sind nur syntaktischer Zucker für Funktionsaufrufe; Der Compiler selbst darf keine Annahmen über die Eigenschaften treffen, die für solche Aufrufe gelten können oder nicht. Optimierungen, die die Eigenschaften eines bestimmten Operators ausnutzen (z. B. De Morgans für boolesche Operatoren, Kommutativität für Summen, Verteilbarkeit für Summe/Produkt, Transformation einer ganzzahligen Division in einer geeigneten Multiplikation, ...) können nur verwendet werden, wenn die "echten Operatoren" werden verwendet.

Hinweis statt, dass einige Teile der Standardbibliothek kann einige spezifische semantische Bedeutung zu überladenen Operatoren verknüpfen - zum Beispiel std::sort standardmäßig erwartet ein operator<, die zwischen den Elementen einer strengen schwache Ordnung entspricht - aber das ist natürlich aufgeführt in den Voraussetzungen jedes Algorithmus/Containers.

(übrigens Überlastung && und || wahrscheinlich ohnehin vermieden werden sollten, da sie ihre Kurzschließen Eigenschaften verlieren, wenn sie überlastet, so dass ihr Verhalten überraschend und damit potentiell gefährlich wird)

Answer 5

Sie fragen, ob der Compiler kann beliebig neu schreiben dein Programm etwas zu tun, das du nicht geschrieben hast.

Die Antwort ist: natürlich nicht!

• Wo De Morgans Gesetze gelten, können sie angewendet werden.
• Wo sie nicht tun, dürfen sie nicht.

Es ist wirklich so einfach.

Answer 6

Nicht direkt.

Wenn p und q Ausdrücke sind, so dass p keine überladenen Operatoren hat, ist eine Kurzschlussevaluation wirksam: Ausdruck q wird nur ausgewertet, wenn p falsch ist.

Wenn p von nicht-primitiver Art ist, gibt es keine Kurzschlussauswertung und überladene Funktion könnte alles sein - auch nicht im Zusammenhang mit der herkömmlichen Verwendung.

Compiler wird seine Optimierungen auf seine eigene Art und Weise tun. Vielleicht könnte es zu de Morgans Identitäten kommen, aber nicht auf der Ebene der Ersatzlieferung.

Answer 7

DeMorgans Gesetze gelten für die Semantik dieser Betreiber. Überlastung gilt für die Syntax dieser Operatoren. Es gibt keine Garantie dafür, dass ein überladener Operator die Semantik implementiert, die für die Anwendung der DeMorgan-Gesetze erforderlich ist.

Answer 8

Aber in C++ ist es möglich, Operatoren zu überlasten, und der überladene Operator kann diese Eigenschaft nicht immer respektieren.

Überladener Operator ist nicht länger ein Operator, es ist ein Funktionsaufruf.

class Boolean 
{ 
    bool value; 

    .. 

    Boolean operator||(const Boolean& b) 
    { 
     Boolean c; 
     c.value = this->value || b.value; 
     return c; 
    } 

    Boolean logical_or(const Boolean& b) 
    { 
     Boolean c; 
     c.value = this->value || b.value; 
     return c; 
    } 
} 

Also diese Zeile Code

Boolean a (true); 
Boolean b (false); 

Boolean c = a || b; 

entspricht diesen

Boolean c = a.logical_or(b);