模板重载 ostream 运算符

Question

模板重载 ostream 运算符

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我将尝试美化输出一个STL容器。我的目标是用定界符分隔打印容器元素。但是我遇到了一些问题。

1. g++与VC++的差异。

ostream& operator<<(ostream& o, const vector<string>& v) {
    copy(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator<string>(o,","));
}

int main()
{

    vector<string> s_v;
    s_v.push_back("one");
    s_v.push_back("two");

    cout << s_v;

}

g++（在mingw32上的gcc版本4.4.0）可以编译它并且运作良好。VC ++（Visual Studio 9）无法编译此代码。

error C2679: binary '<<' : no operator found which takes a right-hand operand of type 'const std::string' (or there is no acceptable conversion)
1>        c:\program files (x86)\microsoft visual studio 9.0\vc\include\ostream(653): could be 'std::basic_ostream<_Elem,_Traits> &std::operator <<<char,std::char_traits<char>>(std::basic_ostream<_Elem,_Traits> &,const char *)'
1>        with
1>        [

为什么会这样？这段代码是不合法的吗？还是说这只是VC++本身的问题？

2. 未使用的模板变量会导致编译错误。

如果现在我向ostream添加一个模板，像这样（它没有被使用，只是存在）

template <typename T>  // <----- Here
ostream& operator<<(ostream& o, const vector<string>& v) {
    copy(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator<string>(o,","));
}

int main()
{

    vector<string> s_v;
    s_v.push_back("one");
    s_v.push_back("two");

    cout << s_v;

}

gcc无法匹配运算符。

    error: no match for 'operator<<' in 'std::cout << s_v'

and a lot more candidates...

为什么模板没有使用？这会有影响吗？

编辑：问题已解决。我必须返回o；

3. 使用的模板

template <typename T>
ostream& operator<<(ostream& o, const vector<T>& v) {
    copy(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator<T>(o,","));

    return o; // Edited
}

int main()
{

    vector<string> s_v;
    s_v.push_back("one");
    s_v.push_back("two");

    vector<int> i_v;
    i_v.push_back(1);
    i_v.push_back(2);

    cout << s_v;
    cout << i_v;
}

如果我使用模板类型，g++可以编译它，但然后会出现异常。

terminate called after throwing an instance of 'std::bad_cast'
  what():  std::bad_cast

VC++ 只是坐着看 gcc 做所有这些事情，不编译任何内容。

能否有人为我澄清这些事情？谢谢。

- user2237197

在 std 命名空间中定义你的运算符。你会看到区别的。 - PiotrNycz

1

@PiotrNycz 除非涉及到你已经定义过的类型，否则不要在std::中定义运算符。否则，代码是非法的。 - James Kanze

1

@Curious 我无法重现这个错误。一旦我修复了明显的错误（缺少包含文件，缺少 std::，缺少返回值），它就可以在我的系统上运行（VC++ 11）。 - James Kanze

@Curious，这是因为模板函数的重载解析，正如我在第一条评论中所解释的那样。唯一我不确定的是第一个例子，但这可能是因为您缺少了一些包含文件或其他东西。 - zneak

@AndyProwl 正确。很好的观点。除非它们是函数模板的显式特化，否则您甚至不能为现有函数添加额外的重载。 - James Kanze

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2个回答

1

根据您发布的代码，任何编译器都无法编译它。您缺少一些头文件和很多std::。我猜测的是，您缺少所有必要的头文件；特别是，缺少#include <string>，而g++间接地拾取了它。这很奇怪，因为问题通常相反：VC++会拾取很多额外的头文件。但有时只拾取部分（因此您可能只知道std::string，但不知道与之关联的非成员函数，如operator<<）。然而，如果没有看到您实际使用的头文件，很难说。
编译器只能对函数进行重载决策，而不能对函数模板进行。在开始重载决策之前，它尝试使用正确的名称实例化函数模板。成功实例化会产生一个函数，将其添加到重载集中。但是，它如何实例化您的函数模板呢？它无法知道应该使用什么来替换T。因此，它不会实例化（模板参数推导失败），也不会将其实例添加到重载集中。
我在这里没有看到任何明显的问题。在operator<<中添加缺失的返回语句后，它在VC++上编译并运行正确。

- James Kanze

我正在使用std;并且我有正确的包含文件。然而，你用VC可以工作，这很奇怪。但对我来说仍然不行。第三个正确的版本。 - user2237197

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可以查看英文原文，
原文链接

- Andy Prowl · Accepted Answer

前提：

首先，这段代码是非法的，因为它缺少一个return语句（这很可能是第三个版本引发异常的原因）：

ostream& operator<<(ostream& o, const vector<string>& v) {
    copy(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator<string>(o,","));
    return o; // <== THIS ONE WAS MISSING
}

这会向您的程序注入未定义的行为。根据C ++ 11标准第6.6.3 / 1段，事实上：

[...]函数结束时没有返回值相当于没有值的返回; 这会导致值返回函数出现未定义行为。

关于您的第一个问题：

一旦修复了这个问题，您的代码就没问题了，并且随VC9一起提供的标准库实现可能存在错误。

实际上，编译器应该在参数命名空间（std）和调用所在的命名空间（全局命名空间）中查找可用的operator <<重载。只要您的运算符定义在全局命名空间中并且语句cout << s_v也在全局命名空间中，重载决议就应该成功选择您的重载。

关于您的第二个问题：

为什么？模板未被使用。应该无所谓才对？

很简单：编译器无法从函数参数推导出T，因此除非您显式指定它，否则这将导致编译错误。然而，明确指定模板参数意味着做类似于以下内容的事情，这几乎是没有意义的：

::operator << <void>(std::cout, s_v);

在C++11中，您可以为T指定一个默认参数，这将使函数调用合法，但是，这有什么目的呢？

关于您的第三个问题：

当T在至少一个函数参数的类型中在推导上下文中使用时，编译器将允许从函数参数中推导出它（在这种情况下，它将推导T = std::string，您不必显式指定它。

结论：

综上所述：在添加必要的return语句后，您程序的第一和第三版本是合法的且有意义的，而第二个版本则不是。