从 std::ostream_iterator 调用时未找到运算符 << 的重载？答案

【问题标题】：Overload of operator<< not found when called from std::ostream_iterator?从 std::ostream_iterator 调用时未找到运算符 << 的重载？
【发布时间】：2014-06-08 21:18:13
【问题描述】：

这个程序

// main.cpp

#include <iostream>
#include <utility>
#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <map>

template<typename t1, typename t2>
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const std::pair<t1, t2>& pair)
{
  return os << "< " << pair.first << " , " << pair.second << " >";
}

int main() 
{
  std::map<int, int> map = { { 1, 2 }, { 2, 3 } };
  std::cout << *map.begin() << std::endl;//This works

  std::copy(
    map.begin(),
    map.end(),
    std::ostream_iterator<std::pair<int,int> >(std::cout, " ")
  ); //this doesn't work
}

产生错误

no match for ‘operator<<’ (operand types are ‘std::ostream_iterator<std::pair<int, int> >::ostream_type {aka std::basic_ostream<char>}’ and ‘const std::pair<int, int>’)

我猜这不起作用，因为我的重载在 std::copy 中不可用，但这是为什么呢？

【问题讨论】：

我不知道为什么人们不赞成这个问题，它的意图很明确，尽管标题可以写得更好。
@Filip Roséen - refp 论坛里有很多白痴喜欢投反对票。问题在于，在第二种情况下，当实例化模板类 std::ostream_iterator. 时，在命名空间 std:: 中搜索适当的运算符函数。由于命名空间 std 中已经声明了运算符
@VladfromMoscow 这不是的答案；我正在做一个详细的描述。有空时我会联系你和克里斯。
@Filip Roséen - refp 请参阅模板实例化和名称搜索部分。
@VladfromMoscow 我会让你在有空的时候阅读我的答案。

标签： c++ c++11

【解决方案1】：

说明

因为operator<< 是从命名空间std 内部（更具体地说是在std::ostream_iterator 内部）以不合格 方式调用的，并且所有涉及的参数也都在同一个命名空间中声明，仅命名空间std 将被搜索潜在的匹配项。

黑客解决方案

namespace std {
  template<typename t1, typename t2>
  std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const std::pair<t1, t2>& pair)
  {
     return os << "< " << pair.first << " , " << pair.second << " >";
  }
}

^{注意：您只能在 namespace std 内特化包含用户定义类型的模板，因此根据上述 sn-p 可能是不正确的符合标准（如果std::pair<T1,T2> 不是用户声明的类型，请参阅this discussion）。}

详解

下面我们有 namespace N，它将帮助我们尝试模拟您对 namespace std 的使用，以及当编译器试图找到合适的重载时会发生什么对于给定的类型。

命名空间 N

namespace N {
  struct A { };
  struct B { };

  void func (A value) { std::cout << "A"; }

  template<class T>
  void call_func (T value) { func (value); }
}

main.cpp

void func (N::B value) {
  std::cout << "B";
}

int main() {
  N::A a;
  N::B b;

  func (a);         // (1)
  func (b);         // (2)

  N::call_func (a); // (3a)
  N::call_func (b); // (3b)
}

注意事项：

在不了解依赖于参数的查找的情况下，编译器能够找到使 (1) 工作所需的合适重载可能会让人感到惊讶。

ADL 指出，在函数调用中使用 unqualified-name 时，不仅会在当前命名空间中搜索合适的重载，还会搜索参数的命名空间；这就是编译器找到N::func 的方式，尽管我们没有写得这么明确。
我们在当前命名空间中有一个合适的重载；一切都很好。
...

为什么 (3a) 会编译，而 (3b) 会导致糟糕的诊断结果？

当我们实例化模板N::call_func<T> 时，它会尝试将T 类型的参数传递给名为func 的unqualified 函数。

由于 name-lookup 的规则表明当前命名空间，和涉及的参数的命名空间，在我们调用函数的情况下搜索合适的匹配项如果T 是在命名空间N中声明的类型，它将仅搜索命名空间N的不合格名称.

N::A 和 N::B 都在 命名空间 N 中声明，因此编译器将不搜索任何其他范围以找到合适的重载；这就是查找失败的原因。

【讨论】：

我承认失败，因为没有办法明确回答（尽管我仍然指责 OP 没有发布实际错误），但请注意 OP 的超载和你答案中的那个放在std 里面是非法的。
@juanchopanza 哦，快，修复！
@FilipRoséen-refp，嗯，这不会与“用户声明”的其他用途冲突吗？例如，“如果类 X 没有用户声明的构造函数，则没有参数的构造函数被隐式声明为默认 (8.4)。”采取像std::string 这样的东西。有了这个定义，就没有用户声明的构造函数，但是隐式添加的构造函数会发生冲突。我对我对用户声明的模棱两可的论点持开放态度（或者只是搞砸了，它实际上只是用户定义的）。无论如何，措辞看起来不错，我最好去看看实际争论这个的问题。
@FilipRoséen-refp，我会的，谢谢。 [std-proposals] 是我通常会去的地方。
@chris 我们应该删除我们的 cmets，因为它们现在已经过时，并且/或者与当前帖子无关。来参加 C++ 聊天吧； Lounge<C++>!

【解决方案2】：

虽然问题已经得到解答，但我只想补充一点，有一种更好的方法可以打印地图，而不会为此滥用复制功能。还有一个变换函数更适合做这样的事情。我重写了您的示例，以提示您如何使用转换函数将地图转换为字符串并将它们打印到 std::cout：

#include<iostream>
#include<map>
#include<algorithm>
#include<sstream>

template<typename t1, typename t2>
 std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const std::pair<t1, t2>& pair)
 {
     return os << "< " << pair.first << " , " << pair.second << " >";
 }

std::string toString(const std::pair<int, int>& pair) {
    std::ostringstream str;
    str << "<" << pair.first << ", " << pair.second << ">";
    return str.str();
}

int main()
 {
  std::map<int, int> map = { std::make_pair(1, 2), std::make_pair(2, 3)};
  std::cout << *map.begin() << std::endl;//This works
  std::transform(map.begin(), map.end(),
  std::ostream_iterator<std::string>(std::cout, "\n"), toString);
}

【讨论】：