使用 AppleClang 时 decltype( std::devlcal<std::ostream>() << std::declval<T>() ) 的奇怪结果

Question

问题

考虑以下结构：

template<typename T>
struct stream
{
  using type = decltype(
      std::declval<std::ostream>() << std::declval<T>()
    );
};

template<typename T>
using stream_t = typename stream<T>::type;

stream_t<T> 的 "value" 当使用某些内置类型（int、float、...）时 T 是 std::ostream&，如我所料。

但是当使用 std::string、char、int* 或 T 的一些可流式虚拟结构时，类型是右值引用，std::ostream&& .

一旦 std::declval<std::ostream>() (returns an std::ostream&&) 被替换为 std::declval<std::ostream&> (returns an std::ostream&, 由于引用折叠规则，对吧？）返回的类型是预期的 std::ostream&。是否有一些我不知道的 operator<< 右值重载？

为什么会这样？

编译器规范

上面的结果是用AppleClang 11.0.0.11000033得到的。当改用 gcc-7.4 时，结果总是 std::ostream&，正如预期的那样。

完整的来源

#include <iostream>
#include <type_traits>

/* ************************************
 * Sans reference
 * ************************************ */

template<typename T>
struct stream
{
  using type = decltype(
      std::declval<std::ostream>() << std::declval<T>()
    );
};

template<typename T>
using stream_t = typename stream<T>::type;

/* ************************************
 * With reference
 * ************************************ */

template<typename T>
struct stream_ref
{
  using type = decltype(
      std::declval<std::ostream&>() << std::declval<T>()
    );
};

template<typename T>
using stream_ref_t = typename stream_ref<T>::type;

/* ************************************
 * Dummy struct
 * ************************************ */

struct Dummy 
{
  friend std::ostream& operator<<(std::ostream&, const Dummy&);
};

/* ************************************
 * Static asserts
 * ************************************ */

static_assert( std::is_same_v<stream_t<int>,   std::ostream&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<float>, std::ostream&> );

static_assert( std::is_same_v<stream_t<std::string>, std::ostream&&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<const char*>, std::ostream&&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<int*>,        std::ostream&&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<Dummy>,       std::ostream&&> );

static_assert( std::is_same_v<stream_ref_t<std::string>, std::ostream&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_ref_t<const char*>, std::ostream&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_ref_t<int*>,        std::ostream&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_ref_t<Dummy>,       std::ostream&> );

int main(int argc, char** argv)
{
  return 0;
}

Answer 1

实际上，这种行为并不是 Apple Clang 特有的，而是所有现代 C++ 编译器（包括 GCC、Clang、MSVC）都常见的，它们都接受您的程序。演示：https://gcc.godbolt.org/z/8ex6Pc9nb

这些支票

static_assert( std::is_same_v<stream_t<std::string>, std::ostream&&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<const char*>, std::ostream&&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<int*>,        std::ostream&&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<Dummy>,       std::ostream&&> );

是有效的，因为这里全局函数模板 returning 右值引用：

template< class Ostream, class T >
Ostream&& operator<<( Ostream&& os, const T& value );

被选中，见https://en.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ostream/operator_ltlt2

中的（3）

还有这些支票

static_assert( std::is_same_v<stream_t<int>,   std::ostream&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<float>, std::ostream&> );

满意，因为成员函数 basic_ostream<T>::operator<< 是 int 和 float 参数的首选，并且这些成员函数 return 左值引用： https://en.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ostream/operator_ltlt

使用 AppleClang 时 decltype( std::devlcal<std::ostream>() << std::declval<T>() ) 的奇怪结果

Curious results from decltype( std::devlcal<std::ostream>() << std::declval<T>() ) when using AppleClang

c++

decltype

ostream

c++17

问题

编译器规范

完整的来源