std::vector 和 std::list 的重载运算符

Question

我想使用以下代码为std::list 和std::vector 重载operator<<。但这两个功能几乎相同。有没有办法将它们结合起来，即，创建一个更通用的重载？

#include <iterator>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>

template <typename T>
std::ostream &operator<<(std::ostream &out, const std::vector<T> &v)
{
  if (!v.empty())
    std::copy(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator<T>(out, ", "));
  return out;
}

template <typename T>
std::ostream &operator<<(std::ostream &out, const std::list<T> &v)
{
  if (!v.empty())
    std::copy(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator<T>(out, ", "));
  return out;
}

int main()
{
  std::cout << std::vector<int>({1, 2, 3, 4}) << std::endl;
  std::cout << std::list<int>({1, 2, 3, 4}) << std::endl;
  return 0;
}

Answer 1

您可以使用template with template arguments，如下例所示：

template <typename T, typename A, template <typename X, typename Y> class C> 
std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const C<T,A> &container)
{
  if(!container.empty())
    std::copy(container.begin(), container.end(), std::ostream_iterator<T>(os, " "));
  return os;
}

int main() {
    list<int> l{1,2,3,4,5}; 
    vector<string> v{"one","two","three"};
    cout<<l<<endl<<v; 
    return 0;
}

在线demo。

顺便说一句，您可以在this SO 问题中找到使用模板模板的其他示例。

但是你必须小心这种结构：

• 它仅适用于使用两个模板参数定义的容器（对于列表和向量来说可以；但不适用于集合或地图）。
• 它可能与使用两个参数的其他模板类型发生冲突，而提取器没有专门针对这些类型。

备注：如果你寻找通用的解决方案，你最好考虑创建一个使用迭代器作为参数的适配器模板，然后编写通用的此适配器的提取器。

Answer 2

输入 C++20 并可能包含 Concepts 和 Ranges，您的问题的解决方案可以大大简化。

概念基本上是一个带有约束的模板参数，例如

// Taken from https://en.cppreference.com/w/cpp/experimental/constraints
template <typename T>
concept bool Integral = std::is_integral<T>::value;

template <Integral T> // Using concept Integral.
void foo(T i) { /* ... */ } // 'i' has to be integral, or compile time error.

现在，范围（简化）的概念是符合接口（伪代码）的东西：

Range {
    begin()
    end()
}

使用它，可以编写如下内容：

template <Range T>
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, T&& rng) {
    std::copy(std::forward<T>(rng), std::make_ostream_joiner(out, ", "));
    return out;
}

它只适用于具有begin() 和end() 的任何东西，例如

std::cout << std::vector{1, 2, 3, 4, 5} << std::endl; // Ok
std::cout << std::list{1, 2, 3, 4, 5} << std::endl; // Ok

另外，请注意我使用了std::make_ostream_joiner 而不是std::ostream_iterator。它使用了一个新的 C++20 迭代器 std::ostream_joiner，它在每两个对象之间写入分隔符，跳过额外的尾随分隔符，即您将得到 "1, 2, 3, 4, 5" 而不是 "1, 2, 3, 4, 5, "。

让我们希望所有这些特性都能进入 C++20 :)

^{注意：所有示例都是假设的 C++20 代码，目前没有使用我知道的任何发布构建编译器进行编译。}