运算符重载解析如何在命名空间中工作？

Question

我发现 C++ 解析运算符重载的奇怪行为，我无法解释自己。指向一些描述它的资源的指针和答案一样好。

我有 2 个翻译单元。在一个（称为 util.cpp/h）中，我声明并定义了两个运算符（为了便于阅读，我省略了真正的实现，无论如何都会出现问题）：

// util.h
#ifndef GUARD_UTIL
#define GUARD_UTIL

#include <iostream>

std::istream& operator>>(std::istream& is, const char* str);
std::istream& operator>>(std::istream& is, char* str);
#endif

还有：

//util.cpp
#include "util.h"
#include <iostream>

std::istream& operator>>(std::istream& is, const char* str) {
  return is;  
}
std::istream& operator>>(std::istream& is, char* str) {
  return is;  
}

这些运算符当然是在全局命名空间中，因为它们对标准类型和内置类型进行操作，并且应该可以在任何地方使用。它们可以在全局命名空间（例如从 main()）中正常工作，或者明确告诉编译器它们在全局命名空间中（参见代码示例）。

在另一个翻译单元（称为 test.cpp/h）中，我在命名空间中使用这些运算符。在我将类似的运算符放入此命名空间之前，此方法有效。一旦添加此运算符，编译器（例如 gcc 或 clang）就无法再找到可行的运算符>>。

// test.h
#ifndef GUARD_TEST
#define GUARD_TEST

#include <iostream>

namespace Namespace {
  class SomeClass {   
    public:
      void test(std::istream& is);
  };

  // without the following line everything compiles just fine
  std::istream& operator>>(std::istream& is, SomeClass& obj) { return is; }; 
}

#endif

还有：

//test.cpp
#include "test.h"
#include "util.h"
#include <iostream>

void Namespace::SomeClass::test(std::istream& is) {
  ::operator>>(is, "c"); //works
  is >> "c" //fails
}

为什么在 Namespace 中没有 operator>> 时编译器能找到正确的 operator>> 但有一个时却找不到？为什么操作符会影响编译器找到正确的能力，即使它有不同的签名？

解决此问题的一种尝试是放置

std::istream& 运算符>>(std::istream& is, const char* str) { ::operator>>(is, str); }

进入命名空间，但链接器抱怨以前的定义。所以附加：为什么链接器可以找到编译器找不到的东西？

Answer 1

:: 是全局作用域，所以编译器必须扫描全局命名空间并找到这个操作符。 是>>“C”，试图在命名空间中找到运算符>>，因此，编译器找到它并停止搜索，然后编译器尝试选择具有所需签名的运算符，如果没有这样的运算符 - 编译器失败。 我认为您应该阅读 Herb Sutter Exceptional C++。

Answer 2

这是一个名称隐藏问题。标准说 (c++03, 3.3.7/1)

可以通过在嵌套声明区域或派生的同名的显式声明来隐藏名称 类 (10.2)。

您的案例中的“名称”为operator>>，命名空间构成嵌套的声明区域。

解决此问题的最简单方法是使用 using 声明，在其中声明命名空间本地 operator<<：

namespace your_namespece {
    std::istream& operator>>(std::istream& is, SomeClass& obj) { return is; }; 
    using ::operator>>;
}

请注意，此功能不会干扰 Koenig 查找（至少在您的情况下，原则上可以），因此仍会找到来自 std:: 的 IO 运算符。

PS：解决此问题的另一种可能性是将SomeClass 的运算符定义为inline friend。此类函数在命名空间级别（在“他们的”类之外）声明，但从那里不可见。它们只能通过 Koenig 查找找到。

Answer 3

这里有几个问题；首先，您正在重新定义一个 std:: 中已存在的全局命名空间中的函数。这 但是，您描述的问题是由于名称查找的工作方式造成的。 基本上，在运算符重载的情况下，编译器做了两个 名称查找。第一个（用于所有符号，而不仅仅是运算符） 从符号出现的范围开始，向外工作：首先 本地块，然后是类及其基类（如果有），以及 最后是命名空间，工作到全局命名空间。一个 这种查找的重要特征是它会在任何地方停止 范围它找到名称：如果它在本地范围内找到一个名称，它不会 查看任何课程；如果它在一个类中找到一个，它不会在 基类或命名空间，如果它在命名空间中找到一个，它 不查看任何封闭的命名空间。就这个查找而言 考虑到，所有重载必须在同一范围内。第二次查找 仅影响函数和运算符重载，并在上下文中发生 用作参数的类或对象；因此，如果其中一个操作数是 标准库中的类（或从 标准库），编译器将在std:: 中查找函数，甚至 尽管使用该符号的上下文不包括std::。 你遇到的问题是内置类型，比如char*，不 暗示 any 命名空间（甚至不是全局的）：给定你的重载，第一个 查找将在它看到的第一个 operator>> 处停止，第二个将停止 只查看std::。您的功能都不在其中。如果你想要一个 要找到重载运算符，您必须在范围内定义它 它的操作数之一。

具体来说，这里：你不能重载std::istream& operator>>( std::istream&, char* )，因为它已经在 标准库。 std::istream& operator>>( std::istream&, char const* ) 是可能的，但我不确定它应该做什么，因为 它不能写入第二个操作数。更一般地说，你应该只 为您定义的类型重载此运算符，您应该 将您的重载放在与类型本身相同的命名空间中，以便它 将通过上面的第二次查找找到（称为 Argument Dependent 查找，或 ADL——或更早的 Koenig 查找，在 发明它）。