C++ 运算符<< 使用 gtest AssertionFailure 编译错误

Question

更新：我已经简化了这个问题的代码，并删除了原始的更复杂的代码。

请帮助我了解导致我在下面描述的错误的原因。

我已经定义了一个简单的 4xfloat 向量类型Vector4f。现在我只定义了索引运算符，但最终我将定义加法、减法等运算符。我还定义了一个流运算符，用于将向量序列化为流。此运算符仅使用公共方法，因此它不是Vector4f 的friend。

矢量.h：

#ifndef VECTOR_HPP
#define VECTOR_HPP

namespace vector {

class Vector4f {
public:
  Vector4f(float x0, float x1, float x2, float x3) :
    storage_({x0, x1, x2, x3}) {}

  float & operator[](size_t i) { return storage_[i]; }
  const float & operator[](size_t i) const { return storage_[i]; }

 protected:
  typedef std::vector<float> StorageType;
  StorageType storage_;
};

template <typename StreamType>
StreamType & operator<<(StreamType & s, const Vector4f & v) {
  return s << "[ " << v[0] << ", " << v[1] << ", " << v[2] << ", " << v[3] << " ]";
}

} // namespace vector

#endif // VECTOR_HPP

我正在使用 C++11 (clang) 进行编译。流序列化模板似乎适用于 ostream：

std::cout << vector::Vector4f(1,2,3,4) << std::endl;  // compiles

我遇到问题的地方是 GoogleTest 的 AssertionFailure 类，它可以与流运算符一起使用来添加信息。我希望最终使用辅助函数来检查向量是否包含我期望的值（不依赖于尚不存在的相等运算符）。为简单起见，我在这里直接使用断言：

test_vector.cc：

#include <gtest/gtest.h>
#include "vector.h"

class TestVector : public ::testing::Test {};

TEST_F(TestVector, ctor_by_float_parameters) {
  vector::Vector4f v(0.0f, 0.1f, 0.2f, 0.3f);
  EXPECT_TRUE(::testing::AssertionFailure() << v);
}

编译器因以下错误而失败：

In file included from test_vector2.cc:2:
./vector2.h:21:10: error: non-const lvalue reference to type 'std::__1::basic_stringstream<char,
      std::__1::char_traits<char>, std::__1::allocator<char> >' cannot bind to a value of unrelated type
      'basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >'
  return s << "[ " << v[0] << ", " << v[1] << ", " << v[2] << ", " << v[3] << " ]";
         ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
googletest/include/gtest/gtest-message.h:131:10: note: in instantiation of function template specialization
      'vector::operator<<<std::__1::basic_stringstream<char, std::__1::char_traits<char>, std::__1::allocator<char> > >'
      requested here
    *ss_ << val;
         ^
googletest/include/gtest/gtest.h:306:29: note: in instantiation of function template specialization
      'testing::Message::operator<<<vector::Vector4f>' requested here
    AppendMessage(Message() << value);
                            ^
test_vector2.cc:10:45: note: in instantiation of function template specialization
      'testing::AssertionResult::operator<<<vector::Vector4f>' requested here
  EXPECT_TRUE(::testing::AssertionFailure() << v);

据我了解，将 Vector 类的 operator<< 模板的结果应用于 testing::AssertionFailure 类的 operator<< 时遇到问题。我不明白为什么这会导致问题，因为它应该在将我的向量序列化为字符串流之后调用 AssertionFailure 的运算符。这里发生了一些我还不明白的事情，我当然也不明白错误消息本身。

任何帮助，请。

Answer 1

return s << "[ " << v[0] << ", " << v[1] << ", " << v[2] << ", " << v[3] << " ]";

应该是

s << "[ " << v[0] << ", " << v[1] << ", " << v[2] << ", " << v[3] << " ]";
return s;

这是因为operator<<(float) 是std::basic_ostream 的成员函数。它返回std::basic_ostream<...>&，而不是您调用它的流的类型。您不能将其转换为StreamType&，除非StreamType 恰好是basic_ostream，std::cout 就是这种情况。

或者，将您的 operator<< 声明为

template <typename VectorType, typename... StreamArgs>
std::basic_ostream<StreamArgs...> &
 operator  <<  (std::basic_ostream<StreamArgs...>& s, 
                const BaseVector<VectorType> & v)