std::make_pair 类型推演

Question

我遇到了一些奇怪的事情，我想解释一下。以下代码 sn -p 提供了一个简单的类模板 type 和两个 operator<<s：一个用于 type 的特化，一个用于 std::pair 的 type 特化。

#include <ostream>
#include <utility>

template <typename T>
class type {

public:

  T value_;

};

template <typename CTy, typename CTr, typename T>
std::basic_ostream<CTy,CTr>&
operator<<(std::basic_ostream<CTy,CTr>& os, type<T> const& a)
{
  return os << a.value_;
}

template <typename CTy, typename CTr, typename T>
std::basic_ostream<CTy,CTr>&
operator<<(std::basic_ostream<CTy,CTr>& os, std::pair<T const, T const> const& a)
{
  return os << a.first << ',' << a.second;
}

#include <iostream>

int
main()
{
  using float_type = type<float>;

  float_type const a = { 3.14159 };
  float_type const b = { 2.71828 };

#if 0
  std::cout << std::make_pair(a, b)
            << std::endl;
#else
  std::cout << std::pair<float_type const, float_type const>(a, b)
            << std::endl;
#endif
}

main 函数提供了一个特化和该特化的两个变量。将变量显示为std::pair 有两种变体。第一个失败是因为std::make_pair 似乎从变量中去除了const 说明符，而这又与第二个operator<< 的签名不匹配：std::pair<T const, T const>。然而，构造一个std::pair 特化（main 中的第二个std::cout 行）以及从operator<< 中删除T 的const 规范对于std::pair，即std::pair<T, T>。

编译器消息::

• gcc 4.9.2

  std_make_pair.cpp: In function 'int main()':
  std_make_pair.cpp:52:35: error: cannot bind 'std::ostream {aka std::basic_ostream<char>}' lvalue to 'std::basic_ostream<char>&&'
     std::cout << std::make_pair(a, b) << std::endl;
                                 ^
  In file included from std_make_pair.cpp:3:0:
  /usr/include/c++/4.9.2/ostream:602:5: note: 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::pair<type<float>, type<float> >]'
   operator<<(basic_ostream<_CharT, _Traits>&& __os, const _Tp& __x)
   ^
  

• clang 3.5（从系统头文件中删除了不可行的函数）

  std_make_pair.cpp:52:13: error: invalid operands to binary expression ('ostream' (aka 'basic_ostream<char>')
    and 'pair<typename __decay_and_strip<const type<float> &>::__type, typename __decay_and_strip<const
    type<float> &>::__type>')
    std::cout << std::make_pair(a, b) << std::endl;
    ~~~~~~~~~ ^  ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  
  std_make_pair.cpp:30:1: note: candidate template ignored: can't deduce a type for 'T' which would make
    'const T' equal 'type<float>'
  operator<<(std::basic_ostream<CTy,CTr>& os, std::pair<T const, T const> const& a)
  

所以，问题来了：我是否应该指定一个operator<< 以T 的std::pair 而不是T const？这不是淡化了我与该功能的任何用户建立的合同，即与T const 我基本上承诺仅以非变异方式使用T？

Answer 1

第一个失败是因为 std::make_pair 似乎从变量中去除了 const 说明符，而这又与第二个 operator<<: std::pair<T const, T const> 的签名不匹配

没错。 make_pair 是一个函数模板，它依赖 std::decay 显式删除 const、volatile 和 & 限定符：

template <class T1, class T2>
  constexpr pair<V1, V2> make_pair(T1&& x, T2&& y);

返回：pair<V1, V2>(std::forward<T1>(x), std::forward<T2>(y)); 其中V1 和V2 确定如下：对于每个Ti，让Ui 为decay_t<Ti>。那么每个Vi 是X& 如果Ui 等于reference_wrapper<X>，否则Vi 是Ui。

编译器拒绝您的代码是完全正确的 - 您为 pair<const T, const T> 添加了流操作符，但正在尝试流化 pair<T, T>。解决方案是删除流运算符中额外的 const 要求。该函数中的任何内容都不需要pair 由const 类型组成——只是类型本身是可流式的，这与它们的constness 无关。这没有错：

template <typename CTy, typename CTr, typename T>
std::basic_ostream<CTy,CTr>&
operator<<(std::basic_ostream<CTy,CTr>& os, std::pair<T, T> const& a)
{
  return os << a.first << ',' << a.second;
}

您已经通过引用到常量来获取pair，无论如何您都不能修改它的内容。