通过 SFINAE GCC 错误测试 std::ostream operator<< 是否存在？

Question

我决定亲自尝试编写 Substitution Failure Is Not A Error (SFINAE) 代码来测试是否为自定义类型定义了全局 operator<<。

堆栈溢出问题 SFINAE + sizeof = detect if expression compiles 已经解决了通过 SFINAE 对运算符 << 进行的测试，但我的代码略有不同并且产生了令人费解的结果。

具体来说，如果我尝试在test_ostr SFINAE 模板代码之后为我的自定义类型（结构 A）定义 operator<<，我的下面的测试代码甚至不会编译——但是，从我的理解它应该可以正常工作，因为它是在 test_ostr 类的任何实际实例化之前定义的。

OTOH，如果我为一个甚至没有实例化或定义的不同类定义operator<<，它将编译。但是，test_ostr 代码无法正确找到operator<<。

此代码在 GCC 4.4.3 中编译和运行：

//#define BUG 1 // Uncomment and the program will not compile in GCC 4.4.3
//#define BUG 2 // Uncomment and the program will compile, but produces an incorrect result, claiming operator<< is not defined for A.

#include <iostream>

struct A{};
struct B{};

// If BUG is #defined, the operator<< for struct A will be defined AFTER the test_ostr code
// and if BUG <=1, then GCC 4.4.3 will not compile with the error:
// sfinae_bug.cpp:28: error: template argument 2 is invalid
#ifdef BUG
// if BUG > 1, defining the opertor << for *C*, an un-defined type, will make GCC  magically compile!?
#  if BUG > 1
  struct C;
  std::ostream& operator<<(std::ostream&, const C&);
#  endif
#endif

#ifndef BUG
  std::ostream& operator<<(std::ostream& ostr, const A&) { return ostr; };
#endif

template<class T>
struct test_ostr
{
  template <class U, std::ostream& (*)(std::ostream&, const U&) >
  struct ostrfn;
  template<class U>
  static short sfinae(ostrfn<U, &operator<< >*);
  template<class U>
  static char  sfinae(...);
  enum { VALUE = sizeof(sfinae<T>(0)) - 1 };
};

#ifdef BUG
  std::ostream& operator<<(std::ostream& ostr, const A&) { return ostr; };
#endif

int main(void)
{
  std::cout << "std::ostream defined for A: " << int(test_ostr<A>::VALUE) << std::endl;
  std::cout << "std::ostream defined for B: " << int(test_ostr<B>::VALUE) << std::endl;
  return 0;
}

显示错误的输出：

>c++ sfinae_bug.cpp && ./a.out 
std::ostream defined for A: 1
std::ostream defined for B: 0

>c++ -DBUG sfinae_bug.cpp && ./a.out 
sfinae_bug.cpp:28: error: template argument 2 is invalid

>c++ -DBUG=2 sfinae_bug.cpp && ./a.out 
std::ostream defined for A: 0
std::ostream defined for B: 0

这些是编译器错误吗？我错过了什么吗？不同的编译器结果会不会不同？

Answer 1

这是错误的，因为operator<< 是一个非依赖名称。因此，对于没有operator<< 的情况，您的模板格式错误，编译器有权在模板定义时拒绝它。

template<class U>
static short sfinae(ostrfn<U, &operator<< >*);

SFINAE 适用于未声明从属名称时。