重载运算符<<：无法将左值绑定到“std::basic_ostream<char>&&”

Question

我有一个使用嵌套类的类，想使用嵌套类operator<<在上层类中定义operator<<。这是我的代码的样子：

#include <memory>
#include <iostream>

template<typename T>
struct classA {
  struct classB
  {
    template<typename U>
    friend inline std::ostream& operator<< (std::ostream &out,
                                            const typename classA<U>::classB &b);
  };

  classB root;

  template<typename U>
  friend std::ostream& operator<< (std::ostream &out,
                                   const classA<U> &tree);
};

template<typename T>
inline std::ostream& operator<< (std::ostream &out,
                                 const classA<T> &tree)
{
  out << tree.root;
  return out;
}

template<typename T>
inline std::ostream& operator<< (std::ostream &out,
                                 const typename classA<T>::classB &b)
{
  return out;
}

int main()
{
  classA<int> a;
  std::cout << a;
}

• 在不支持 C++11 的情况下编译时，编译器似乎找不到内部类的 operator

  so.hpp:24:7: error: no match for ‘operator<<’ in ‘out << tree.classA<int>::root’
  so.hpp:24:7: note: candidates are: ...
  

• 使用 std=c++0x 编译时使用 GCC 4.6 和 4.7：

  so.hpp:21:3: error: cannot bind ‘std::ostream {aka std::basic_ostream<char>}’ lvalue to ‘std::basic_ostream<char>&&’
  In file included from /usr/include/c++/4.7/iostream:40:0,
                   from so.hpp:2:
  /usr/include/c++/4.7/ostream:600:5: error:   initializing argument 1 of ‘std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::operator<<(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>&&, const _Tp&) [with _CharT = char; _Traits = std::char_traits<char>; _Tp = classA<int>::classB]’
  

谁能告诉我为什么这段代码不合法​​，什么是做我想做的最好的方法？

Answer 1

您在此运算符中的 "non-deducible context" 有问题

template<typename T>
inline std::ostream& operator<< (std::ostream &out,
                                 const typename classA<T>::classB &b)
{
  return out;
}

编译器无法确定T 的哪些值将导致classB 与您要传递的参数匹配。所以这个模板不考虑！

在 C++11 模式下，编译器会继续从标准库中查找匹配项

operator<<(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>&&, const _Tp&)

它可以将_Tp 匹配到几乎任何类型，包括classA<T>::classB，但请注意第一个参数不匹配。

Answer 2

Bo 提供了原因为什么会发生这种情况（T 类型在调用嵌套的operator<< 时是不可推断的。一个简单的解决方法，我一般推荐，不仅在这里，不是与模板成为朋友，而是一个单独的免费函数。为此，您需要定义内联函数：

template<typename T>
struct classA {
  struct classB
  {
    friend inline std::ostream& operator<< (std::ostream &out,
                                            const classB &b) {
       // definition goes here
    }
  };

  classB root;

  friend std::ostream& operator<< (std::ostream &out,
                                   const classA<U> &tree) {
       // definition goes here
  }
};

这两种方法之间存在一些差异。最重要的是，这种方法将使编译器为模板的每个实例化 operator<< 定义一个非模板化重载，因为它不再是模板，所以不依赖于推导参数。另一个副作用是该方法有点更紧密（您只是与 一个 函数成为朋友，而在您最初的方法中，您与模板和所有可能的实例化（可以是用作访问类内部的漏洞）。最后，这样定义的函数只能通过 ADL 找到，因此当参数不是 ClassA<T> 或 @987654330 时，编译器需要考虑的 operator<< 重载较少@。

---

如何通过您的方法获得访问权限

namespace {
   struct intruder {
       ClassA & ref;
       intruder( ClassA& r ) : ref(r) {}
   };
   template <>
   std::ostream& operator<< <intruder>( std::ostream& _, ClassA<intruder> const& i ) {
       std::cout << i.ref.private_member << std::endl;
       return _;
   }
}

另类

或者，您可以与模板的特定专业化成为朋友。这将解决intruder 问题，因为它只对operator<< 到ClassA<intruder> 开放，影响要小得多。但这不会解决您的特定问题，因为类型仍然不可推断。

Answer 3

试试这个：

template<typename T>
inline std::ostream& operator<< (std::ostream &out,
                             const classA<T> &tree)
{
   //out << tree.root;
   ::operator<<( out, tree.root);
   return out;
}

然后你会得到一个直截了当的无能供词：

test.cpp:34:3: error: no matching function for call to ‘operator<<(std::ostream&, const classA<int>::classB&)’
test.cpp:34:3: note: candidates are:
test.cpp:23:22: note: template<class T> std::ostream& operator<<(std::ostream&, const     typename classA<T>::classB&)
test.cpp:30:22: note: template<class T> std::ostream& operator<<(std::ostream&, const classA<T>&)

解决方法：也许您可以在嵌套的 classB 中使用成员函数，并使用它来代替 operator