std::cin 如何同时返回 bool 和自身？答案

【问题标题】：How can std::cin return a bool and itself at the same time?std::cin 如何同时返回 bool 和自身？
【发布时间】：2016-12-23 00:39:24
【问题描述】：

我正在读一本关于 C++ 的书，上面说如果我使用 >> 运算符，它会返回运算符左侧的对象，所以在这个例子中

std::cin >> value1;

代码返回std::cin。

但如果我这样做

while(std::cin >> value1)

我的代码将一直在循环中，直到出现 std::cin 错误，所以这必须意味着操作员返回一个 bool，当 std::cin 没有失败时为真，当 std::cin 失败时为假。

是哪一个？

【问题讨论】：

std::cin 也有一个转换为bool 的运算符，用于条件。
@πάνταῥεῖ 评论是针对 cmets，而不是答案。

标签： c++ cin

【解决方案1】：

std::cin 是 std::istream 类型（这只是 std::basic_istream<char> 的 typedef）

如果您看到different overloaded operator>> for basic_istream，它们都返回了对basic_istream 的引用。所以有一件事被清除了，这里的operator>> 不返回bool，而是返回“std::cin”本身。你不会看到任何operator>> 那里返回bool 值。

所以现在的问题是，它如何将std::basic_istream 转换为bool？
答案是：为此目的调用了一个转换运算符。

std::basic_istream 从其父 std::basic_ios 继承 operator bool()

explicit operator bool() const;

这使得将std::basic_istream 对象转换为bool 成为可能。人们很容易怀疑它被标记为explicit（参见why is it marked explicit），但它仍然在if 或while 中隐式转换为bool。

这个问题的答案是if 或while“隐式”使用显式转换。（见this answer by @R. Martinho Fernandes）。所以if、while 和for 是隐式发生这种“上下文转换”到bool 的地方之一。

【讨论】：

【解决方案2】：

[...] 所以这一定意味着操作符返回一个 bool [...]

不，它返回std::cin（通过引用）。 while(std::cin >> value); 起作用的原因是因为std::istream（这是std::cin 的类型）有一个conversion operator。

转换运算符基本上允许将一个类隐式（如果它没有标记为explicit）转换为给定的类型。在这种情况下，std::istream 定义其operator bool 以返回是否发生错误（通常为failbit）；

_{[std::ios_base::operator bool()]}

如果流没有错误并且准备好进行 I/O 操作，则返回 true。具体来说，返回!fail()。

explicit operator bool() const;

请注意，即使运算符是 explicit（它不应该允许像 if (std::cin); 这样的隐式转换），在需要 bool 的上下文中使用限定符时也会被忽略，例如 if、@987654339 @ 循环和for 循环。不过，这些都是例外，而不是规则。

这是一个例子：

if (std::cin >> value);  //OK, a 'std::istream' can be converted into a 'bool', which 
                         //therefore happens implicitly, without the need to cast it: 

if (static_cast<bool>(std::cin >> value)); //Unnecessary

bool b = std::cin >> value;  //Error!! 'operator bool' is marked explicit (see above), so 
                             //we have to call it explicitly:

bool b = static_cast<bool>(std::cin >> value); //OK, 'operator bool' is called explicitly

【讨论】：

如果您指出一个简单的void* ptr = NULL: if (ptr) 也可以工作（他或她肯定熟悉），这可能不会让 OP 感到困惑，因为它是 convertibility bool 这很重要，而不是具有 bool 类型的实际表达式。
@LightnessRacesinOrbit 好主意 :) 但是没有 `void* 可能会更好，应该避免它。
我认为除了规则中的例外之外，添加一个像bool good=std::cin; 这样的非例外是有用的，它不能编译。
@Ruslan 好主意 :)
很好的解释。与其完全描述“异常”，不如说将任何表达式放在if 或while 条件中是相当显式地转换为bool。

【解决方案3】：

对流的操作返回对流的引用。

所以，不是bool。

您可以将结果粘贴到if 条件中，原因与您可以这样做的原因相同：

void* ptr = foo();
if (ptr) { /*...*/ }

而且，就此而言，这是：

int x = foo();
if (x) { /*...*/ }

这里的ptr 和x 都可以转换为bool 以用于条件。对于std::cin，转换是通过std::ostream 类中的operator bool() 实现的，该类是为这个确切的任务明确（双关语）添加的。

【讨论】：

【解决方案4】：

std::istream（std::cin 是其对象的类）具有以下成员函数：

explicit operator bool() const;

如果对象处于错误状态，则返回 false，否则返回 true。这就是while(std::cin >> value1) 构造起作用的原因。在 C++11 之前，它有这个非显式函数：

operator void*() const;

如果对象处于错误状态，则返回一个空指针，用于相同的目的。

【讨论】：