重载 << 运算符：带有结构向量的结构

Question

重载 << 向量有效。
为自定义结构重载 << 有效。
该组合也有效。

但是，如果我在具有结构向量的结构上使用<<运算符，编译将失败。我编了一个小例子来展示这个问题：

#include <iostream> #include <ostream> #include <vector> template <typename T> std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const std::vector<T>& v) { out << "["; for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it) { out << *it; if (std::next(it) != v.end()) { out << ", "; } } out << "]"; return out; } namespace xyz { struct Item { int a; int b; }; struct Aggregation { std::vector<Item> items; }; std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Item& item) { out << "Item(" << "a = " << item.a << ", " << "b = " << item.b << ")"; return out; } std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Aggregation& agg) { out << "Aggregation(" << "items = " << agg.items << ")"; return out; } } // namespace xyz int main() { xyz::Aggregation agg; agg.items.emplace_back(xyz::Item{1, 2}); agg.items.emplace_back(xyz::Item{3, 4}); std::cout << agg.items << std::endl; // works: [Item(a = 1, b = 2), Item(a = 3, b = 4)] std::cout << agg << std::endl; // fails, expected: Aggregation(items = [Item(a = 1, b = 2), Item(a = 3, b = 4)) }

Link 到编译器资源管理器：https://godbolt.org/z/a8dccf

<source>: In function 'std::ostream& xyz::operator<<(std::ostream&, const xyz::Aggregation&)': <source>:35:41: error: no match for 'operator<<' (operand types are 'std::basic_ostream<char>' and 'const std::vector<xyz::Item>') 35 | out << "Aggregation(" << "items = " << agg.items << ")"; | ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ^~ ~~~~~~~~~ | | | | | const std::vector<xyz::Item> | std::basic_ostream<char> In file included from /opt/compiler-explorer/gcc-10.2.0/include/c++/10.2.0/iostream:39, from <source>:1: /opt/compiler-explorer/gcc-10.2.0/include/c++/10.2.0/ostream:108:7: note: candidate: 'std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& (*)(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type&)) [with _CharT = char; _Traits = std::char_traits<char>; std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]' 108 | operator<<(__ostream_type& (*__pf)(__ostream_type&)) | ^~~~~~~~

我做错了什么？

Answer 1

在main函数中，当你写这行时：

std::cout << agg.items << std::endl;

编译器将在全局命名空间中查找 operator<< 的所有重载。通过重载决策选择正确的重载，因此调用有效。

当你在这里写类似的代码时

std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Aggregation& agg) {
    out << "Aggregation(" << "items = " << agg.items << ")";
    return out;
}

由于此代码位于命名空间 xyz 中，编译器将首先在命名空间 xyz 中查找 operator<< 的重载。一旦发现任何过载，它将停止寻找额外的过载。但是，由于您想要的实际 operator<< 不在命名空间 xyz 中，因此重载解析失败，您会收到错误消息。

解决方法是简单地将 operator<< 和 vector<T> 移动到命名空间 xyz.

这是一个demo。

如果你真的想要一个 operator<< 可以从全局范围和命名空间 xyz 访问任何类型的 vector，那么你可以在正如您在问题中所做的那样，全球范围。然后只需将运算符带入 xyz，或者最好带入命名空间 xyz 中您需要它们的特定函数，如下所示：

namespace xyz 
{
  // using ::operator<<;  // if you want all of `xyz` to see the global overload
 
  std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Aggregation& agg) 
  {
    using ::operator<<;  // if you only want the global overload to be visible in this function
    out << "Aggregation(" << "items = " << agg.items << ")";
    return out;
  }

  // ...
}

这里的 demo 展示了如何流式传输 vector<int> 以及 vector<xyz::Item>。

感谢@NathanPierson 指出 using 声明可以在需要它的函数中使用，而不是污染整个命名空间 xyz.

Answer 2

我运行再次处理 fmt 库 (https://github.com/fmtlib/fmt/issues/2093) 的类似问题。另一个可行的解决方案似乎是将 std 容器的 operator<< 重载直接添加到命名空间 std:

namespace std {

template <typename T>
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const std::vector<T>& v) {
    out << "[";
    for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
        out << *it;
        if (std::next(it) != v.end()) {
            out << ", ";
        }
    }
    out << "]";
    return out;
}

}  // namespace std

Link 到编译器资源管理器：https://godbolt.org/z/o7c9WP

不过，我对向命名空间 std 添加一些内容感到很不爽。对此有什么想法吗？

重载 << 运算符：带有结构向量的结构

Overloading << operator: struct with vector of structs

c++

struct

overloading

vector

ostream