操作数到标准运算符的 C++ 隐式转换

Question

我在理解 C++ 使用隐式转换的条件时遇到了一些麻烦。假设我有一堂课：

class SomeClass
{
private:
    int val;
public:
    SomeClass(int i) :val{ i } {}
    operator string() { return to_string(val); }
};

为什么在将此类与运算符一起使用时，我需要强制转换为字符串？为什么它不只是隐式执行转换？

代码：

int main(void)
{
    SomeClass sc = 4;
    cout << (string)sc << endl; //prints 4, compiles fine
    cout << sc << endl;//does not compile, no operator "<<" matches these operands

    string str1 = sc;//compiles fine, performs cast
    string str2 = "Base String" + sc;//does not compile, no operator "+" matches these operands
}

这个问题比实际问题更具学术性，因为无论如何使用演员表更具可读性。

Answer 1

在您编写cout << (string)sc 时使用的operator<< overload 是一个函数模板：

template <class CharT, class Traits, class Allocator>
std::basic_ostream<CharT, Traits>&
    operator<<(std::basic_ostream<CharT, Traits>& os,
               const std::basic_string<CharT, Traits, Allocator>& str);

这是因为std::string 本身就是一个类模板，并且可以使用char 以外的其他类型进行实例化，并且如果将字符写入相同字符类型的流中，仍然应该可以打印。事实上，这正是std::wstring 所发生的情况，其中CharT 是wchar_t 而不是char。只要您使用合适的流，同样的operator<< 也有效。

当您编写cout << sc 时，会考虑特定的过载。然后，该重载被拒绝，因为编译器无法推断出要用于 CharT 和其他类型的类型。只有当它已经知道将执行转换时，它才能推断出类型，但现在还没有考虑转换，它们只会在稍后的阶段进行检查。

如果有一个非模板operator<< 重载采用std::string，那么它将起作用，sc 将被隐式转换。

Answer 2

std::cout 不接受 std::string。
它接受一个模板化的std::basic_string，其参数将被推导出来。
详情请见here。

让我们考虑以下示例：

#include<string>

struct SomeClass {
    operator std::string() { return ""; }
};

template <class CharT, class Traits, class Allocator>
void f(const std::basic_string<CharT, Traits, Allocator> &) {}

template <class CharT, class Traits, class Allocator>
void f(std::basic_string<CharT, Traits, Allocator> &) {}

int main(void) {
    SomeClass sc{};
    f((std::string)sc);
    //f(sc);
}

这与您的情况类似。
当然，f(sc) 的编译原因几乎相同。

问题是要推导出模板参数SomeClass 应该转换为std::string。为了能够将其转换为std::string，编译器应该猜测存在有效的重载并尝试使用它。无论如何，从它的角度来看，这样一个可行的函数并不存在，因为模板参数仍然需要推导出来，编译器应该猜测在转换后存在SomeClass 的重载。它不能，因为……等等。

我还没有检查过，但我敢打赌，operator+ 也有类似的情况。