带有可变参数模板包的类模板的输出运算符

Question

我尝试编写一个模板类和输出操作符，如下所示：

#include <iostream>

namespace N
{

template< typename ...types >
struct X
{
    static_assert((sizeof...(types) != 0), "zero length");
    X() = default;
    X(X const &) = default;
    X(X &&) = default;
    template< typename ...args >
    //explicit // does not matter
    X(args &&...) { ; }
    int value = 10;
};

template< typename ...types >
std::ostream &
operator << (std::ostream & out, X< types... > const & x)
{
    return out << x.value;
}

} // namespace N

int main()
{
    using namespace N;
    X< float > /*const*/ x; // `const` does not matter
    std::cout << x << std::endl;
    return 0;
}

但是static_assertion 提出了：

main.cpp:9:5: error: static_assert failed "zero length"
    static_assert((sizeof...(types) != 0), "zero length");
    ^             ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
main.cpp:32:23: note: in instantiation of template class 'N::X<>' requested here
    std::cout << x << std::endl;
                      ^
1 error generated.

如果类模板X 和operator << 重载在全局namespace 中定义，那么一切都是一样的。我发现，评论 using namespace N; 行并将 X< float > 替换为 N::X< float > 可以解决问题。

如何解释这种行为？是什么原因？

编辑：

我找到了解决办法：就是把operator <<重载的模板参数改成如下：

template< typename first, typename ...rest >
std::ostream &
operator << (std::ostream & out, X< first, rest... > const & x)
{
    return out << x.value;
}

拆分类的typename ..types 是不必要的。此外，由于代码极度臃肿，这根本不可取。

Answer 1

重现问题的简单方法：

int main()
{
    using namespace N;
    std::cout << std::endl;
}

在这种情况下，候选函数是来自namespace std 的operator<< 的所有重载，来自std::ostream 的所有成员运算符namespace N 的函数模板operator<<。

13.3.1/7：“候选函数模板是函数模板，候选函数模板特化是使用模板参数推导生成的”

因此，在重载解析开始之前，必须从 std::endl 推导出 X<types...> const&，这是一个模板函数的地址。函数的地址是函数指针类型，将N::X<types...> const&与指针类型匹配的唯一方法是将types...推导出为空列表。

(替换当然会失败，因为没有从任何函数指针类型到N::X<>的隐式转换，这会悄悄地消除重载，因为它是不可行的，但是静态断言不在即时上下文中并且是一个硬错误)

故事的寓意：使用指令是邪恶的。