在 C++17 中重载命名空间和子命名空间中的运算符是不明确的答案

【问题标题】：Overloading an operator in a namespace and a sub-namespace in C++17 is ambiguous在 C++17 中重载命名空间和子命名空间中的运算符是不明确的
【发布时间】：2020-06-24 13:26:58
【问题描述】：

我尝试在命名空间中重载operator<<。此外，我想在第一个命名空间中包含一个调试命名空间，operator<< 的作用更多。

在 main 函数中，我在第一个命名空间中创建一个类的对象，并使用 std::cout 将其分发出去。我希望必须先“命名”操作员，然后才能这样做，例如 using test::operator<<，但我不必这样做。

这导致了我的问题：如果我现在想使用我的调试运算符，它是模棱两可的，我不能使用它，我真的不明白为什么。

#include <iostream>
#include <string>

namespace test{
    class A{
        std::string str_;
    public:
        explicit A(const std::string& str) : str_{str} {}
        inline std::ostream& toStream(std::ostream& os) const {
            return os << str_ << "\n";
        }
    };
    std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const A& a) {
        return a.toStream(os);
    }
}

namespace test {
    namespace debug {
        std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const A& a) {
            std::string info = "\n\tDebug\n"
                "\t\tLine: " + std::to_string(__LINE__) + "\n"
                "\t\tFile: " __FILE__ "\n"
                "\t\tDate: " __DATE__ "\n"
                "\t\tTime: " __TIME__ "\n"
                "\t\tVersion: " + std::to_string(__cplusplus) + "\n";
            return a.toStream(os) << info;
        }
    }
}

int main(int argc, const char* argv[]) {
    test::A a{"Test"};
    if(argc > 1) {
        using test::debug::operator<<;
        // Ambiguous error
        std::cout << a << "\n";
    } else {
        // Don't need it for some reason
        // using test::operator<<;
        std::cout << a << "\n";
    }
}

【问题讨论】：

你能详细说明为什么你认为它没有模棱两可吗？它们具有完全相同的签名。
我以为我必须明确使用using test::operator<<; 告诉编译器在哪里找到重载，因为它隐藏在命名空间“test”中。
额外的调试数据不会给你太多。 __FILE__ 和 __LINE__ 将始终是定义 operator<< 的文件。我假设您想获取您调用的行和文件？
哦，我不知道。是，对的。我认为预处理器使用了调用它的文件和行。
不，很遗憾没有。这就是日志库通常使用宏的原因，例如：#define LOG(msg) std::cout FILE LINE

标签： c++ namespaces operator-overloading c++17 overloading

【解决方案1】：

当你有：

using test::debug::operator<<;
std::cout << a << "\n";

查找std::cout << a 将找到两个候选人：

test::debug::operator<<(ostream&, A const&) 通过常规非限定查找，通过 using-declaration 找到。
test::operator<<(ostream&, A const&) 通过参数相关查找 (ADL)，因为 A 在命名空间 test 中，所以我们在那里找到候选对象。

这两个候选人有相同的签名，根本没有任何区别，所以它是模棱两可的。

在我看来，最明智的做法实际上是包装a。写：

std::cout << debug{a} << '\n';

其中debug 只是一个具有对A 的成员引用的类型，并且具有比平时更详细的自定义日志记录。

【讨论】：

非常感谢您的回答。 @idclev 463035818 的代码示例帮助了我一点点，这就是为什么我将他的回复标记为解决方案，但你的也很好。我只需要选择一个。
在全局命名空间中使用using 和定义operator<< 有什么区别？当移动到全局命名空间时，不再有错误。 godbolt.org/z/CTDkzE
@MikaelH 这里只进行常规的、不合格的查找。我们从最里面到最外面的范围，直到我们找到一个候选人，然后我们停下来。所以一旦你找到test::debug::operator<<，你就不要继续前进了。 ADL 什么也没找到。
哦，所以它与 namespaces 没有任何关系。如果我们调用using，符号被拉进入那个范围，并且它会被明确地找到？（就像在 { int a = 3; std::cout << a; // 3} 范围内重新定义全局变量 int a = 2;）

【解决方案2】：

我希望必须先“命名”操作员，然后才能这样做，就像使用 test::operator

这是因为Argument Dependent Lookup (ADL)。

如果您通过 using 将运算符从 debug 命名空间拉到当前范围，这不会“覆盖”现有运算符，它们都是可用的，因此会产生歧义。

有很多方法可以处理它，一种可能是使用不同类型的调试输出：

namespace test {
    namespace debug {
        struct debug_A {
            const A& data;
            debug_out(const A& a) : a(a) {}
        };

        std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const debug_A& d) {
            auto& a = d.data;
            std::string info = "\n\tDebug\n"
                "\t\tLine: " + std::to_string(__LINE__) + "\n"
                "\t\tFile: " __FILE__ "\n"
                "\t\tDate: " __DATE__ "\n"
                "\t\tTime: " __TIME__ "\n"
                "\t\tVersion: " + std::to_string(__cplusplus) + "\n";
            return a.toStream(os) << info;
        }
    }
}

现在你可以调用它了

std::cout << test::debug::debug_A{ a } << '\n';

【讨论】：