为什么将 std::ostream 和朋友用于 << 运算符重载？

Question

我想重载运算符 << 以使用 std::cout 打印列表，例如：

std::cout << list 
//ouputs as {1,2,3,..}

搜索后，我知道这可以使用 ostream 来完成，但我不确定这是如何完成的。 就像为什么有必要将 ostream 作为参考然后返回它？

运算符重载功能：

ostream& operator<<(ostream& os, List list) 
{
    Node* temp = list.start; //points to the start of the list
    cout<<"{";
    while(temp)
    {
        cout << temp->data; //cout all the data
        if (temp->next != NULL)
            cout << ",";
        temp = temp->next;
    }
    cout<<"}" << endl;
    return os; //returns the ostream
}

而且我也不明白为什么我们必须将其设为好友功能？ 如果我删除关键字朋友，它会给我一个错误，<<运算符是一个二元运算符。 我正在使用 Xcode。

列表.hpp

class List
{
    Node* start;
public:
    List();
    ~List();
    void emptyList();
    void append(int);
    void insert(int, int);
    void print();
    int  length();
    void remove_at(int);
    int get_value_index(int);
    int get_value_at(int);
    List operator-(int); 
    friend ostream& operator<<(ostream& os,List); //why friend function??
    List operator=(List);
    List operator+(int);
    List operator+(List);
    int& operator[](const int ind);
    bool operator==(List);
};

Answer 1

在运算符 << 重载中，您不应该使用 cout，您应该使用您收到的 ostream 作为参数，只需更改os的cout 。 这是因为 cout 将打印您正在返回的输出流。

您需要将该运算符重载为友元函数，因为即使该运算符不是类的一部分，它也可以访问类的私有属性和函数，因此它可以访问元素并打印它们。

Answer 2

运算符<<是一个二元运算符，这意味着它需要左侧一个操作数和一个右侧操作数。 例如，当您编写cout << "Hello World" ，左侧操作数是ostream类型的cout ，右侧操作数是字符串"Hello World" 。 同样，要为您的一个类重载运算符，您必须定义左侧操作数和右侧操作数，就像重载加号 (+) 运算符或任何其他二元运算符一样，需要您定义什么是操作数。 因此， os应该用在你写cout ，如已经指出了以前的答案，这将有“价值” cout如果左侧opernad是cout 。

至于返回os ，这样做的原因是为了能够链接多个打印语句。 可以使用整数来写cout << 3 << 5; ，因为最初评估第一个<<运算符，打印 3，然后返回 os 并作为左侧操作数传递给下一个<< 。 如果重载的运算符不返回os ，这将无法用于您的类的对象。

最后，正如已经说过的，重载应该是类的朋友，因为它需要访问其私有成员，而且由于它不是类的成员函数，除非它是它的朋友，否则它不能拥有它。