【问题标题】：ostream chaining, output orderostream 链接，输出顺序
【发布时间】：2012-02-14 10:02:58
【问题描述】：

我有一个函数，它将ostream 引用作为参数，将一些数据写入流，然后返回对同一流的引用，如下所示：

#include <iostream>

std::ostream& print( std::ostream& os ) {
  os << " How are you?" << std::endl;
  return os;
}

int main() {
  std::cout << "Hello, world!" << print( std::cout ) << std::endl;
}

这段代码的输出是：

 How are you?
Hello, world!0x601288

但是，如果我将链接表达式分成两个语句，像这样

int main() {
  std::cout << "Hello, world!";
  std::cout << print( std::cout ) << std::endl;
}

那么我至少在输出中得到了正确的顺序，但仍然得到一个十六进制值：

Hello, world! How are you?
0x600ec8

我想了解这里发生了什么。普通函数是否优先于operator<<，这就是输出顺序反转的原因？编写将数据插入ostream 但也可以与operator<< 链接的函数的正确方法是什么？

【问题讨论】：

标签： c++ iostream chaining

【解决方案1】：

根据 C++ 标准，您的代码的行为未指定。

说明

以下内容（为简单起见，我删除了std::endl）

std::cout << "Hello, world!" << print( std::cout );

等价于：

operator<<(operator<<(std::cout, "Hello, World!"), print(std::cout));

这是一个函数调用，传递两个参数：

第一个参数是：operator<<(std::cout, "Hello, World!")
第二个参数是：print(std::cout)

现在，标准没有指定评估参数的顺序。它是未指定的。但是您的编译器似乎首先评估第二个参数，这就是为什么它首先打印 "How are you?"，然后将第二个参数评估为 std::ostream& 类型的值，然后将其传递给调用如上所示（该值是对象std::cout 本身）。

为什么是十六进制输出？

您得到十六进制输出，因为第二个参数的计算结果为std::cout，它被打印为十六进制数字，因为std::cout 隐式转换为void* 类型的指针值，这就是它被打印为十六进制数字的原因。

试试这个：

void const *pointer = std::cout; //implicitly converts into pointer type!
std::cout << std::cout << std::endl;
std::cout << pointer << std::endl;

它将为两者打印相同的值。例如，ideone 的这个例子打印了这个：

0x804a044
0x804a044

还要注意我没有使用 explicit cast；而std::cout 被隐式转换为指针类型。

希望对您有所帮助。

编写将数据插入ostream 但也可以与operator<< 链接的函数的正确方法是什么？

什么时候取决于你所说的链接是什么意思？显然，以下方法行不通（如上所述）：

std::cout << X << print(std::cout) << Y << Z; //unspecified behaviour!

不管你怎么写print()。

但是这是明确定义的：

print(std::cout) << X << Y << Z; //well-defined behaviour!

【讨论】：

不回答“编写将数据插入 ostream 但也可以与 operator<< 链接的函数的正确方法是什么？”
@Mr.Anubis：我正在吃晚饭：P

【解决方案2】：

原因是您的 print() 函数将在语句的其余部分之前进行评估，并返回对 cout 的引用，然后实际打印为指针 (cout

至于定义一个流感知“函数”，它实际上已经定义了具有相同功能的行为，这是可行的；

#include <iostream>

template <class charT, class traits>
  std::basic_ostream<charT,traits>& print ( std::basic_ostream<charT,traits>& os )
{
        os << " How are you?" << std::endl;
        return os;
}

int main() {
  std::cout << "Hello, world!" << print << std::endl;
}

另请参阅this answer，了解更多关于“未指定”在这种情况下的实际含义的详细信息。

【讨论】：

【解决方案3】：

十六进制输出

在 C++11 之前，类std::ostream 具有到void* 的转换功能。由于您的print 函数返回std::ostream&，因此在评估std::cout << print(...) 时，返回的std::ostream 左值将隐式转换为void*，然后作为指针值输出。这就是为什么会有十六进制输出。

从C++11开始，这个转换函数is replaced通过一个explicit转换函数到bool，所以试图输出一个std::ostream对象就变得不合时宜了。

评估顺序

在C++17之前，重载运算符被认为是分析求值顺序的函数调用，函数调用的不同参数的求值顺序是未指定的。所以print函数先求值也就不足为奇了，导致 How are you?先输出。

自 C++17 起，运算符<< 的操作数的计算顺序严格从左到右，重载运算符的操作数与内置运算符的计算顺序相同（详见@987654322 @)。所以你的程序总能得到输出（假设print返回可以输出的东西）

Hello, world! How are you?
something returned by print

LIVE EXAMPLE

【讨论】：

【解决方案4】：

在您的声明std::cout << "Hello, world!" << print( std::cout ) << std::endl 中，未定义std::cout << "Hello, world!" 发生在print( std::cout ) 之前还是之后。这就是为什么顺序可能不是您所期望的。

十六进制值来自于你也在做std::cout << std::cout 的事实（print 返回std::cout，它被送入<< 链）。右手std::cout 被转换为void * 并打印到输出中。

【讨论】：

【解决方案5】：

这样可以将print 与<< 结合起来并控制顺序：

print( std::cout << "Hello, world!" ) << std::endl;

或者，如果您想要使用 << 调用的函数，请参阅 Joachim 的回答。

【讨论】：