重载运算符 '<<' 的显式特化（左移）

Question

假设我有一个 class，我想为其重载一个基于枚举类型的运算符：

#include <iostream>

enum class option : char { normal, do_something_stupid };

class foo
{
public:

    int i;    
    explicit foo(int a=0) : i(a) {};
    /* overload operator '+=' based on 'option' */
    template<option E = option::normal>
    void operator+=(const foo& f) { i += f.i; }
};

/* explicit specialization for operator += */
template<> void foo::operator+=<option::do_something_stupid>(const foo& f)
{ i += (f.i +1000); }

int main()
{
    foo f1(1), f2(2);
    f1 += f2;
    std::cout << "\nf1 = " << f1.i;
    f1.operator+=<option::do_something_stupid>(f2);
    std::cout << "\nf1 = " << f1.i;

    std::cout << "\n";
    return 0;
}

这在 g++ 和 clang++ 上构建得很干净（忽略它确实做了一些漂亮的转储的事实）。

如果我想以同样的方式重载“<<”运算符怎么办？类似的方法似乎不起作用：

#include <ostream>
#include <iostream>

enum class option : char { normal, do_something_stupid };

class foo
{
public:

    int i;

    explicit foo(int a=0) : i(a) {};

    template<option E = option::normal>
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& o, const foo& f)
    { o << f.i; return o; }
};

template<> std::ostream&
operator<< <option::do_something_stupid>(std::ostream& o, const foo& f)
{ 
    o << f.i + 1000;
    return o;
}

int main()
{
    foo f1(1), f2(2);

    std::cout << "\nf1= " << f1;
    std::cout << "\nf2= ";
    /* this triggers an error with g++ */
    std::cout.operator<< <option::do_something_stupid>(f1);

    std::cout << "\n";
    return 0;
}

根据g++，从main到operator的调用是无效的：

error: no match for ‘operator<’ (operand types are ‘<unresolved overloaded function type>’ and ‘option’)
std::cout.operator<< <option::do_something_stupid>(f1);

另一方面，

clang++ 会产生不同的错误消息：

lsfov.cc:20:1: error: 'operator<<' cannot be the name of a variable or data member
operator<< <option::do_something_stupid>(std::ostream& o, const foo& f)
^
lsfov.cc:20:11: error: expected ';' at end of declaration
operator<< <option::do_something_stupid>(std::ostream& o, const foo& f)
          ^
          ;
lsfov.cc:20:12: error: expected unqualified-id
operator<< <option::do_something_stupid>(std::ostream& o, const foo& f)
           ^
lsfov.cc:33:15: error: reference to non-static member function must be called
    std::cout.operator<< <option::do_something_stupid>(f1);
    ~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~

继续列出标准库中“<<”的可能重载（如果我理解正确的话），例如：

/usr/bin/../lib/gcc/x86_64-redhat-linux/5.3.1/../../../../include/c++/5.3.1/ostream:108:7: note: possible target for call
      operator<<(__ostream_type& (*__pf)(__ostream_type&))
      ^
/usr/bin/../lib/gcc/x86_64-redhat-linux/5.3.1/../../../../include/c++/5.3.1/ostream:117:7: note: possible target for call
      operator<<(__ios_type& (*__pf)(__ios_type&))
      ^

这是怎么回事？这种运算符特化possible/allowed？如果是这样，打电话给接线员的正确方法是什么？或者 clang 是否正确并且定义格式不正确？

Answer 1

我认为 clang 不喜欢 friend 关于专业化的声明。 Re-ordering 他们成功了。

enum class option : char { normal, do_something_stupid };

// forward declare the class and operator
class foo;

template<option E = option::normal>
std::ostream& operator<<(std::ostream& o, const foo& f);

// the class with the declared friend operator
class foo
{
private:
    int i;
public:
    explicit foo(int a=0) : i(a) {};
    template<option E>
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& o, const foo& f);
};

// the operator implementations
template<option E>
std::ostream& operator<<(std::ostream& o, const foo& f)
{ o << f.i; return o; }

template<> std::ostream&
operator<< <option::do_something_stupid>(std::ostream& o, const foo& f)
{ 
    o << f.i + 1000;
    return o;
}

另外，在main中使用的operator<<不是成员cout，而是全局的

int main()
{
    foo f1(1), f2(2);

    std::cout << "\nf1= " << f1;
    std::cout << "\nf2= ";
    /* this triggers an error with g++ */
    operator<< <option::do_something_stupid>(std::cout, f1);

    std::cout << "\n";
    return 0;
}

Sample here。 g++ 也对上面的代码感到满意。

关于 non-deduced 上下文中运算符的说明。我假设您在某种更大的项目中使用此处的代码，但如果运算符与 non-deduced 参数一起使用，则通常更容易和更清晰地在成员方法或自由函数中实现功能（根据需要使用 friend）。

重载运算符 '<<' 的显式特化（左移）

explicit specialization for overloading operator '<<' (left shift)

c++

templates

operator-overloading

explicit-specialization