为什么编译器在执行operator<<时不能使用类的std::string转换函数？答案

【问题标题】：Why can't the compiler use the std::string conversion function of the class when perform operator<<?为什么编译器在执行operator<<时不能使用类的std::string转换函数？
【发布时间】：2021-01-26 08:23:01
【问题描述】：

考虑下面的struct，它有一个用户定义的转换函数，可以将自己转换为const char*；

struct S {
  operator const char*() { return "hello"; }
};

与<iostream>一起工作，我们可以打印struct S而没有错误消息：

std::cout << S{} << '\n';

但是如果我将返回类型更改为std::string:

struct S {
  operator std::string() { return "hello"; }
};

我收到此编译器错误消息：

<source>:11:13: error: no match for 'operator<<' (operand types are 'std::ostream' {aka 'std::basic_ostream<char>'} and 'S')
11 |   std::cout << S{} << '\n';
   |   ~~~~~~~~~ ^~ ~~~
   |        |       |
   |        |       S
   |        std::ostream {aka std::basic_ostream<char>}
    <source>:11:18: note:   'S' is not derived from 'const std::__cxx11::basic_string<_CharT, _Traits, _Allocator>'
11 |   std::cout << S{} << '\n';
   |                  ^

为什么编译器不能使用std::string 转换？内置和类类型的转换函数有区别吗？

【问题讨论】：

标签： c++ iostream cout stdstring

【解决方案1】：

因为operator<< for std::basic_string是一个带有3个模板参数的模板：

template <class CharT, class Traits, class Allocator>
std::basic_ostream<CharT, Traits>&
    operator<<(std::basic_ostream<CharT, Traits>& os,
               const std::basic_string<CharT, Traits, Allocator>& str);

并且template argument deduction中不会考虑隐式转换：

类型推导不考虑隐式转换（除了上面列出的类型调整）：这是重载解析的工作，稍后会发生。

那么给定std::cout << S{};，模板参数CharT、Traits和Allocator不能在第二个函数参数上推导出来。

另一方面，operator<< for const char* 没有这样的问题；给定std::cout << S{};，模板参数CharT 和Traits 将仅从第一个函数参数推导出来。推演后会进行S到const char*的隐式转换，调用正常。

【讨论】：