调用模板函数而不是基类型的函数

Question

我有一个可以使用operator<< 写入对象的类层次结构。示例如下：

#include <iostream>

struct Base
{
};

struct Derived : public Base
{
};

struct Shift
{
    template< typename U >
    Shift& operator<<(const U&)
    {
        std::cerr << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
        return *this;
    }

    Shift& operator<<(const Base&)
    {
        std::cerr << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
        return *this;
    }

#if 0
    Shift& operator<<(const Derived&)
    {
        std::cerr << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
        return *this;
    }
#endif
};

int main()
{
    Shift sh;
    Base bas;
    Derived der;
    int u32 = 0;

    sh << bas;
    sh << der;
    sh << u32;
}

这会产生以下输出：

Shift& Shift::operator<<(const Base&)
Shift& Shift::operator<<(const U&) [with U = Derived]
Shift& Shift::operator<<(const U&) [with U = int]

如果我取消注释 #if 0 部分，它将更改为所需的输出：

Shift& Shift::operator<<(const Base&)
Shift& Shift::operator<<(const Derived&)
Shift& Shift::operator<<(const U&) [with U = int]

我有很多派生类（实际上是一个完整的层次结构），直到现在我必须为所有这些类型编写一个单独的 operator<< 定义。我想要的是有一个解决方案，其中基类型的运算符对从Base 派生的所有类型调用。这可能吗？

P.S.：我尝试了几种解决方案，例如编写一个辅助类：

struct Base
{
};

struct Derived : public Base
{
};

template< typename T >
struct Helper
{
    static void shift()
    {
        std::cerr << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
    }
};

template< >
struct Helper< Base >
{
    static void shift()
    {
        std::cerr << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
    }
};

struct Shift
{
    template< typename U >
    Shift& operator<<(const U& value)
    {
        Helper< U >::shift();
        return *this;
    }
};

输出：

static void Helper<Base>::shift()
static void Helper<T>::shift() [with T = Derived]
static void Helper<T>::shift() [with T = int]

但仍然调用基本模板，而不是 Base 特化。

P.P.S.：不幸的是，我目前仅限于C++03 没有Boost。

Answer 1

根据 §13.3.3.1.4 [over.ics.ref]/p1:

，在您当前的实现中，首选模板化重载

当引用类型的参数直接（8.5.3）绑定到参数表达式时，隐式转换序列是恒等转换，除非参数表达式的类型是参数类型的派生类，在这种情况下隐式转换序列是派生到基础的转换 (13.3.3.1)。

由于派生到基础的转换被赋予了一个转换等级，为了实现所需的输出，模板化版本具有身份转换在重载解决期间，必须通过使用具有适当条件 (SFINAE) 的 enable_if 将等级从可行函数集中排除：

#include <type_traits>

//...
template <typename U>
auto operator<<(const U&)
    -> typename std::enable_if<!std::is_base_of<Base, U>{}, Shift&>::type
{
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
    return *this;
}

Shift& operator<<(const Base&)
{
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
    return *this;
}

输出：

Shift& Shift::operator<<(const Base&)
Shift& Shift::operator<<(const Base&)
typename std::enable_if<(! std::is_base_of<Base, U>{}), Shift&>::type Shift::operator<<(const U&) [with U = int; typename std::enable_if<(! std::is_base_of<Base, U>{}), Shift&>::type = Shift&]

---

在c++03 中，实现的可读性较差：

template <bool B, typename T = void>
struct enable_if { typedef T type; };
template <typename T>
struct enable_if<false, T> {};
template <typename Base, typename Derived>
struct is_base_of
{
    typedef char (&yes)[1];
    typedef char (&no)[2];
    static yes test(Base*);
    static no test(...);
    static const bool value = sizeof(test((Derived*)0)) == sizeof(yes);
};
template <typename Base, typename Derived>
const bool is_base_of<Base, Derived>::value;

//...
template <typename U>
typename enable_if<!is_base_of<Base, U>::value, Shift&>::type operator<<(const U&)
{
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
    return *this;
}

Shift& operator<<(const Base&)
{
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
    return *this;
}