C++运算符重载难以理解

Question

我有以下代码：

#include <iostream>

using namespace std;

ostream& f(ostream& os) {
    return os << "hi";
}

int main() {
    cout << "hello " << f << endl;
    return 0;
}

以某种方式运作 - 输出是“hello hi”。这是如何被编译器解释的？我不理解一个函数如何被插入到一个流中。

- hovnatan

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有一个过载的 operator<< 可以接受一个函数并调用它。它究竟有多难理解？ - n. m.

各种 std::endl 或 std::flush 重载的工作方式也是如此。 - Ulrich Eckhardt

Answer 1

std::ostream 有一个 operator<< 重载，它接收一个函数指针，该函数的签名与您编写的函数相似（参见此列表中的第11项）：

basic_ostream& operator<<(
    std::basic_ostream<CharT,Traits>& (*func)(std::basic_ostream<CharT,Traits>&) );

这个重载的作用是调用给定的函数并将自身作为参数传递。这个重载（以及其他几个类似的重载）旨在让您实现流操作符（stream manipulators），即通过 << 输出到流中并从那里更改流状态的内容。例如，我们版本的（不正确的）普遍使用的 std::endl 可以这样实现：

std::ostream &myendl(std::ostream &s) {
    s<<'\n';
    s.flush();
    return s;
}

这样就可以完全像“常规”的std :: endl一样使用：

std::cout<<"Hello, World!"<<myendl;

（实际实现是模板化的，稍微复杂一些，因为它必须能够使用宽流来工作，但你已经明白了）

- Matteo Italia

Answer 2

std::ostream::operator<<有一个重载，它接受一个函数作为参数；该重载的主体是调用给定的函数。

实际上，这正是 endl 的工作方式。事实上，endl 实际上类似于以下函数：

ostream &endl(ostream &os)
{
    os << '\n'; 
    os.flush(); 
    return os;
}

- M.M

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我需要检查一下，但我认为没有任何模板涉及其中（忽略 ostream 是 basic_ostream 的实例化这一事实）。据我所知，只有两个重载函数使用 ostream 和 ios_base。 - Ulrich Eckhardt

@UlrichEckhardt 好的，模板参数是 CharT 和 Traits。会进行编辑以澄清，因为你指出这一点有误导性。 - M.M