为什么必须在 C++ 的“全局”scope 中声明 `std::ostream& operator<<` 覆盖？

Question

描述

我正在重写std::ostream的<< operator ，以简化 object 在我的代码中的显示。 我使用不同的命名空间，在其中定义要显示的 object 类型。

这导致我出现编译错误。 我找到了解决办法。 似乎必须在全局 scope 中声明覆盖，但我真的不明白为什么。 有人可以解释导致错误的原因吗？

错误

main.cpp:22:38: error: no match for ‘operator<<’ (operand types are ‘std::basic_ostream’ and ‘std::vector’)
         std::cout <<"printVector = " << data << std::endl;
         ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~

示例代码（不要编译）

这是一个显示错误的虚拟示例。

#include <iostream>
#include <vector>

inline std::ostream&
operator<<(std::ostream& strm, std::vector<uint8_t>& buffer)
{
    return strm << "display std::vector<uint8_t>";
}
    
namespace aNamespace {
    enum TestEnum { a, b, c };
    
    inline std::ostream&
    operator<<(std::ostream& strm, TestEnum& value)
    {
        return strm << "display TestEnum";
    }
  
    static void printVector () 
    {
        std::vector<uint8_t> data {1, 12, 56, 241, 128};
        std::cout <<"printVector = " << data << std::endl;
    }
}


int main()
{
    aNamespace::printVector();
    return 0;
}

环境

C++11； GCC； Linux

示例代码修复（已编辑）

这是一个修复版本的代码，供那些感兴趣的人使用。

#include <iostream>
#include <vector>

inline std::ostream&
operator<<(std::ostream& strm, std::vector<uint8_t>& buffer)
{
    return strm << "display std::vector<uint8_t>";
}

namespace aNamespace {
    using ::operator<<;

    enum class TestEnum { a, b, c };
    
    inline std::ostream&
    operator<<(std::ostream& strm, TestEnum value)
    {
        return strm << "display TestEnum";
    }

    static void printVector () 
    {
        std::vector<uint8_t> data {1, 12, 56, 241, 128};
        std::cout <<"printVector = " << data << std::endl;
    }
}

int main()
{
    aNamespace::printVector();
    return 0;
}

Answer 1

ADL 再次来袭

为了解决运算符重载， C++ 使用Argument Dependent Lookup 。 简而言之，它将搜索任一参数的命名空间（在本例中为命名空间std ）和运算符调用的命名空间（ aNamespace ），如果未找到运算符重载，则向上层级。

命名空间std不包含任何匹配的重载，但它包含其他不匹配的重载，因此不搜索父命名空间。

现在，如果命名空间aNamespace不包含operator <<的任何重载，则会搜索父命名空间（全局）并找到正确的重载，就像在“示例代码修复”示例中一样。
但是，如果它包含operator <<的任何重载，即使是不匹配的重载，查找也不会考虑父命名空间，并且无法找到正确的重载。

这就是为什么一些 C++ 专家提倡反对广泛使用命名空间，或者至少将其限制为每个项目使用一个命名空间的原因之一（例如，参见 Titus Winters 的这篇文章）。

---

一种可能的修复方法是您列出的，但它本身可能有问题，当编译器将使用aNamespace::TestEnum查找重载时。 更喜欢在封装 arguments 之一的命名空间中具有运算符重载。

更好的解决方案是将全局 scope 中的运算符显式添加到您的命名空间 scope 或 function Z31A1FD140BE4BEF2D5ZA18A:2

 using ::operator<<;