std::ostream& operator<< 类型推演

Question

我有一个这样的模板函数

#include <list>
#include <iostream>

template<typename T>
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const std::list<T>& list){
    out << "[";
    if(!list.empty()){
        typename std::list<T>::const_iterator it = list.cbegin();
        out << *it;
        for (++it; it != list.cend(); ++it){
            out << ", ";
            out << *it;
        }
    }
    out << "]";
    return out;
}

还有一些带有嵌套类的模板类

namespace my{

    template<
        typename T,
        typename U = size_t
    >

    class graph{

    public:
        typedef T dist_t;
        typedef U node_t;

        class node_pt;
        typedef struct arc_t{
            node_pt* from = nullptr;
            node_pt* to = nullptr;
            dist_t weight;
        } arc_t;
        typedef struct arc_pt{
            arc_t arc;
        } arc_pt;
        typedef struct node_pt{
            node_t node;
        } node_pt;

        class arc_iterator{
        public:
            arc_pt* pt = nullptr;
        public:
            arc_pt* operator->() const{
                return pt;
            }

            friend std::ostream& operator<< (std::ostream &out, const arc_iterator& it) {
                out << "(" << it->arc.from->node << "," << it->arc.to->node << "," << it->arc.weight << ")";
                return out;
            }
        };

        class node_iterator{
        public:
            node_pt* pt = nullptr;

        public:

            node_t operator *() const{
                return pt->node;
            }

            friend std::ostream& operator<< (std::ostream &out, const node_iterator& it) {
                out << *it;
                return out;
            }
        };

    };
}

重现问题的一些代码

namespace my{
    namespace test{
        void run(){     
            typedef my::graph<size_t> graph_t;
            std::list<graph_t::node_t> l1;
            std::list<graph_t::dist_t> l2;
            std::list<graph_t::node_iterator> l3;
            std::list<graph_t::arc_iterator> l4;

            std::cout << l1 << std::endl;
            std::cout << l2 << std::endl;
            std::cout << l3 << std::endl;
            std::cout << l4 << std::endl;
        }
    }
}


int main(){
    my::test::run();
}

问题是如果我定义了两个友元方法，它就无法编译。如果我只定义一种方法并注释其中一个迭代器列表打印它可以工作。

我得到的错误是

src/OTest_Graph.cpp: In member function ‘virtual void my::test::TestGraph::run()’:
src/OTest_Graph.cpp:59:53: error: cannot bind ‘std::basic_ostream<char>’ lvalue to ‘std::basic_ostream<char>&&’
In file included from /usr/include/c++/4.7/iostream:40:0,
                 from h/OTest_Graph.h:4,
                 from src/OTest_Graph.cpp:1:
/usr/include/c++/4.7/ostream:600:5: error:   initializing argument 1 of ‘std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::operator<<(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>&&, const _Tp&) [with _CharT = char; _Traits = std::char_traits<char>; _Tp = std::list<my::graph<long unsigned int>::node_iterator, std::allocator<my::graph<long unsigned int>::node_iterator> >]’

谁能告诉我这里发生了什么？

Answer 1

好吧，代码在 clang++ 中为我编译和运行。无法在这台计算机上使用 g++。

编辑： 实际上，它也可以使用 g++ 编译，这是有道理的，因为您只在全局命名空间中的 main 中使用 operator<<。我假设您的实际代码不同 \Edit

但我熟悉“ostream lvalue can't bind to ostream&&”错误

如何解释。在ostreams 和任何std 类之间提供operator<< 存在问题（例如您的示例中的list，但我发现它是vector）

大多数情况下它可以工作，但是当从命名空间（如您的 my 命名空间）调用运算符时，它会中断。

为什么？因为“我在哪里可以找到这个操作符

它在每个操作数的名称空间中查找（在您的情况下 - 两者都来自 std）。 有时在调用者的命名空间中（在你的例子中是my）。

我说“有时”是因为根据标准它不应该这样做，但 g++ 无论如何都会这样做。 clang++ 没有——而是在全局命名空间中查找（因此它对我有用）

理想情况下，您希望将 operatorstd 命名空间内（试试看 - 它会起作用）。但是 - 这是违反标准的。你不能这样做。你可以把它放在 my 命名空间中，它应该可以在 g++ 中找到，但在其他编译器中则不行。

这是个问题。我通过创建一个包装器“解决”了它 - 一个存在于我自己的命名空间中并且只包含对 std 类的引用的类 - 并且可以打印。

template<class T> struct OutList<T>{
  const std::list<T> &lst;
  OutList(const std::list &l):lst(l){}
};

template<class T> OutList<T> outlist(const std::list<T> &lst){return OutList<T>(lst);}

std::ostream &operator<<(std::stream &out,const OutList<T> &lst){...}

....
std::cout << "list= "<<outlist(list)<<std::endl;

它不漂亮，但这就是我发现的全部......

Answer 2

我在全局命名空间中声明的以下运算符遇到了同样的问题：

template <typename T>
std::ostream & operator << (std::ostream &os, const std::vector<T> &vector);

…当从命名空间中声明的函数调用时：

std::ostream & operator << (std::ostream &os, const Foo &foo) {
    return os << foo.items;  // error
}

…其中Foo::items 是std::vector。

g++ 给出了臭名昭著的错误：

error: cannot bind 'std::basic_ostream<char>' lvalue to 'std::basic_ostream<char>&&'

出现错误是因为 C++11 引入了一个包罗万象的 std::operator << 模板，<ostream> 中的注释将其描述为“右值流的通用插入器”。编译器找不到全局 ::operator << 模板，因为参数相关查找首先找到 std::operator << 模板。

一个简单而正确的解决方法是通过using 声明将全局运算符带入本地范围：

std::ostream & operator << (std::ostream &os, const Foo &foo) {
    using ::operator <<;
    return os << foo.items;  // OK
}

Answer 3

错误取决于标准库的版本，见@matt-whitlock's answer。

g++ 4.7 的解决方案：

代替

std::cout << l1 << std::endl;
std::cout << l2 << std::endl;
std::cout << l3 << std::endl;
std::cout << l4 << std::endl;

使用

::operator<<(std::cout, l1) << std::endl;
::operator<<(std::cout, l2) << std::endl;
::operator<<(std::cout, l3) << std::endl;
::operator<<(std::cout, l4) << std::endl;