使用模板重载运算符，但防止重新定义答案

【问题标题】：Overload operator with template, but prevent redefinition使用模板重载运算符，但防止重新定义
【发布时间】：2017-07-27 13:21:48
【问题描述】：

我想使用模板定义 operator<< 的特化，但如果它已经为某些数据类型定义，我不希望它破坏该运算符的行为。

enum State {Open, Locked};
enum Input {Coin, Push};

std::string ToString(State c){
  switch (c) {
    case Locked : return "Locked";
    case Open : return "Open";
  }
}

std::string ToString(Input c){
  switch (c) {
    case Coin : return "Coin";
    case Push : return "Push";
  }
}

template<typename T>   //obviously, a bad idea
std::ostream& operator<<(std::ostream& s, T c) {
  return s<<ToString(c);
}

稍后在我想使用的代码中：

int main() {
  std::cout<<Coin<<std::endl;
  std::cout<<Open<<std::endl;
  std::cout<<std::string("normal string")<<std::endl;
}

不出所料，上面给出了编译错误：

error: ambiguous overload for ‘operator<<’ (operand types are ‘std::ostream {aka std::basic_ostream<char>}’ and ‘std::string {aka std::basic_string<char>}’)
   std::cout<<std::string("normal string")<<std::endl;

（更多关注）

问：如果函数/运算符已经有定义，如何告诉编译器忽略模板？

【问题讨论】：

SFINAE on decltype(ToString(c))

标签： c++ templates operator-overloading overloading

【解决方案1】：

您可以使用SFINAE 使模板实例化仅对ToString() 的重载支持的类型有效，例如

template<typename T, typename = decltype(ToString(std::declval<T>()))>
std::ostream& operator<<(std::ostream& s, T c) {
  return s<<ToString(c);
}

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【讨论】：

你能解释一下，在这种情况下它究竟是如何工作的？除了State 和Input 之外的其他T 的替换是否会失败，因为ToString(std::declval<T>()) 无法评估？此外，此解决方案在这种情况下有效，并感谢您，但是出于好奇，是否可以按照我在问题中所说的方式进行操作？通过让编译器在使用模板之前检查是否存在operator<< 的另一个定义？
@PrzemysławCzechowski “除了 State 和 Input 之外的其他 T 的替换是否失败，因为无法评估 ToString(std::declval<T>())？”是的。然后这些类型的实例化将不参与重载决议。对于第二个问题，AFAIK，不。我们只能定义我们的运算符重载，然后所有的重载都会被挑选出来，并由重载决议决定使用哪一个。

【解决方案2】：

要添加到 @songyuanyao answered 的内容，再做两件事：

将代码包装在命名空间中。
通过命名空间完全限定decltype 中的标识符。 IE。类似decltype(MyNS::ToString(std::declval<T>()))。

由于 ADL，您的打印语句仍然有效，但如果您的操作员不知何故是一个候选人，其类型也在 another 中定义了 ToString，则您不会违反查找规则> 命名空间。¹

¹ 如果您的命名空间中有任何模板，那么 ADL 也会考虑其参数的命名空间。在不合格的查找过程中，这会让您受制于另一个 ToString 定义。

【讨论】：

当然，这只是一些实验，不是任何更大项目的一部分。谢谢你。

【解决方案3】：

我发现我可以使用 C++ 概念

template<typename T>
concept bool HasToString = requires(T a) {
  { ToString(a) } -> std::string;
};

std::ostream& operator<<(std::ostream& s, HasToString c) {
  return s<<ToString(c);
}

这需要 gcc.6 和 -fconcepts 编译标志。

【讨论】：