如何在 C++ 中为数组重载 operator<<？

Question

我正在尝试这样做：

template <typename T>
ostream &operator<<(ostream &os, T &arr)
{ /*...*/ }

但是T 可以代表一个数组吗？为数组重载<< 运算符是否正确？

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编辑：

根据 Kerrek SB 的建议，这是我对 << 的实现：

template <typename T, unsigned int N>
ostream &operator<<(ostream &os, const T (&arr)[N])
{
    int i;
    for(i = 0; i < N; i++)
        os << arr[i] << " ";
    os << endl;
    return os;
}

我的实现正确吗？我遇到了编译错误。

Answer 1

你可以这样做：

template <typename T, unsigned int N>
std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const T (&arr)[N])
{
  // ..
  return os;
}

当然，这只适用于编译时数组。请注意，当T 是内置类型或std 命名空间中的类型时，不允许实例化此模板！

如果可能，最好将其设为内联，因为您将为每个 N 单独实例化。 （pretty printer 有一个例子。）

不过，您会注意到，总括模板引入了歧义，因为 os << "Hello" 现在有两个可能的重载：匹配 const char (&)[6] 的模板，以及衰减指针 @ 的（非模板）重载987654328@，两者具有相同的转换序列。我们可以通过禁用 char 数组的重载来解决这个问题：

#include <ostream>
#include <type_traits>

template <typename T, unsigned int N>
typename std::enable_if<!std::is_same<T, char>::value, std::ostream &>::type
operator<<(std::ostream & os, const T (&arr)[N])
{
  // ..
  return os;
}

其实更通用的你也可以将basic_ostream参数模板参数化：

template <typename T, unsigned int N, typename CTy, typename CTr>
typename std::enable_if<!std::is_same<T, char>::value,
                        std::basic_ostream<CTy, CTr> &>::type
operator<<(std::basic_ostream<CTy, CTr> & os, const T (&arr)[N])
{
  // ..
  return os;
}

鉴于T 必须是用户定义的类型，您甚至可以将is_same<T, char> 替换为is_fundamental<T> 以进行更多检查（但用户仍然不能将其用于标准库的数组类型）。

Answer 2

您可以这样做的另一种方法如下：

template<typename T>
ostream& operator<<(ostream &out, const std::pair<T, int>& array)
{
    //...code
    return out;
}

其中T 将采用指向数组的指针（即，它将是数组将衰减到的指针类型），并且该对的int 部分将是数组的大小。然后你可以像下面这样使用它：

int array[10];
//...some code that initializes array, etc.

cout << make_pair(array, 10);

此方法的一个优点是它也适用于动态数组（即，您在堆上分配的数组等）