为什么 std::ostream 和 char 之间的 operator<< 函数是非成员函数？

Question

当我运行以下程序时

#include <iostream>

int main()
{
   char c = 'a';
   std::cout << c << std::endl;
   std::cout.operator<<(c) << std::endl;

   return 0;
}

我得到了输出

a
97

进一步挖掘http://en.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ostream/operator_ltlt，我注意到std::ostream::operator<<() 没有以char 作为参数类型的重载。函数调用 std::cout.operator<<(a) 被解析为 std::ostream::operator<<(int)，这解释了输出。

我假设std::ostream 和char 之间的operator<< 函数在其他地方声明为：

std::ostream& operator<<(std::ostream& out, char c);

否则，std::cout << a 将解析为 std::ostream::operator<<(int)。

我的问题是为什么声明/定义为非成员函数？是否有任何已知问题阻止它成为成员函数？

Answer 1

std::basic_ostream 的插入器集包括用于将char、signed char、unsigned char 等插入basic_ostream<char, ...> 流的部分特化。请注意，这些特化仅适用于 basic_ostream<char, ...> 流，不适用于 basic_ostream<wchar_t, ...> 流或基于任何其他字符类型的流。

如果您将这些独立模板移动到主要的basic_ostream 定义中，它们将可用于basic_ostream 的所有专业化形式。显然，图书馆作者希望防止这种情况发生。

我真的不知道他们为什么要在更通用的基础上引入这些专业

template<class charT, class traits>
basic_ostream<charT,traits>& operator<<(basic_ostream<charT,traits>&,
                                        char);

插入者，但显然他们有自己的理由（优化？）。

C 字符串插入器也存在同样的情况。除了更通用的插入器

template<class charT, class traits>
basic_ostream<charT,traits>& operator<<(basic_ostream<charT,traits>&,
                                        const char*);

库规范还声明了更具体的

template<class traits>
basic_ostream<char,traits>& operator<<(basic_ostream<char,traits>&,
                                       const char*);

等等。

Answer 2

一个原因是遵循 C++ 的一般建议，即首选非成员非友元函数而不是成员函数。这是 Scott Meyer 的 Effective C++ 中的第 23 项。这在stackoverflow 中进行了讨论。