应该运算符<< 是作为友元函数还是作为成员函数来实现？

Question

这基本上就是问题，是否有一种“正确”的方法来实现operator<<？ 阅读 this 我可以看到类似：

friend bool operator<<(obj const& lhs, obj const& rhs);

优于类似的东西

ostream& operator<<(obj const& rhs);

但我不太明白我为什么要使用其中之一。

我个人的情况是：

friend ostream & operator<<(ostream &os, const Paragraph& p) {
    return os << p.to_str();
}

但我可能会这样做：

ostream & operator<<(ostream &os) {
    return os << paragraph;
}

我应该基于什么理由做出这个决定？

注意：

 Paragraph::to_str = (return paragraph) 

其中段落是一个字符串。

Answer 1

这里的问题在于您对链接的文章的解释。

平等

这篇文章是关于有人在正确定义布尔关系运算符时遇到问题的。

运算符：

• 相等 == 和 !=
• 关系 < > <= >=

这些运算符应返回布尔值，因为它们正在比较相同类型的两个对象。 将这些运算符定义为类的一部分通常是最简单的。 这是因为类自动成为其自身的友元，因此 Paragraph 类型的对象可以相互检查（甚至彼此的私有成员）。

对于创建这些独立函数有一个争论，因为这可以让自动转换在双方类型不同时进行转换，而成员函数只允许自动转换 rhs。 我发现这是一个纸上谈兵的论点，因为你真的不希望自动转换首先发生（通常）。 但如果这是您想要的（我不推荐），那么使比较器独立式可能会更有利。

Streaming

流操作符：

• 操作符<< 输出
• 运算符>> 输入

当您将它们用作流运算符（而不是二进制移位）时，第一个参数是流。 由于您无权访问流对象（您不能修改），这些不能是成员运算符，它们必须位于类的外部。 因此，他们必须是类的朋友，或者有权访问将为您进行流处理的公共方法。

这些对象通常返回对流对象的引用，以便您可以将流操作链接在一起。

#include <iostream>

class Paragraph
{
    public:
        explicit Paragraph(std::string const& init)
            :m_para(init)
        {}

        std::string const&  to_str() const
        {
            return m_para;
        }

        bool operator==(Paragraph const& rhs) const
        {
            return m_para == rhs.m_para;
        }
        bool operator!=(Paragraph const& rhs) const
        {
            // Define != operator in terms of the == operator
            return !(this->operator==(rhs));
        }
        bool operator<(Paragraph const& rhs) const
        {
            return  m_para < rhs.m_para;
        }
    private:
        friend std::ostream & operator<<(std::ostream &os, const Paragraph& p);
        std::string     m_para;
};

std::ostream & operator<<(std::ostream &os, const Paragraph& p)
{
    return os << p.to_str();
}


int main()
{
    Paragraph   p("Plop");
    Paragraph   q(p);

    std::cout << p << std::endl << (p == q) << std::endl;
}

Answer 2

您不能将其作为成员函数来执行，因为隐式 this 参数位于 << 运算符的左侧。 （因此，您需要将其作为成员函数添加到 ostream 类中。不好:)

您能否将其作为一个自由函数而不对其进行 friend 处理？ 这就是我更喜欢的，因为它清楚地表明这是与 ostream 的集成，而不是您的类的核心功能。

Answer 3

如果可能的话，作为非成员和非好友功能。

正如 Herb Sutter 和 Scott Meyers 所描述的，与成员函数相比，更喜欢非友元非成员函数，以帮助提高封装性。

在某些情况下，例如 C++ 流，您没有选择，必须使用非成员函数。

但是，这并不意味着您必须使这些函数成为您的类的朋友：这些函数仍然可以通过您的类访问器访问您的类。 如果你成功地以这种方式编写了这些函数，那么你就赢了。

关于运算符<< 和>> 原型

我相信你在问题中给出的例子是错误的。 例如;

ostream & operator<<(ostream &os) {
    return os << paragraph;
}

我什至无法开始思考这种方法如何在流中工作。

以下是实现<<的两种方法： 和>> 运营商。

假设您想要使用 T 类型的类似流的对象。

并且您想要从 T 中提取/插入 Paragraph 类型对象的相关数据。

通用运算符 << 和>> 函数原型

第一个是函数：

// T << Paragraph
T & operator << (T & p_oOutputStream, const Paragraph & p_oParagraph)
{
   // do the insertion of p_oParagraph
   return p_oOutputStream ;
}

// T >> Paragraph
T & operator >> (T & p_oInputStream, const Paragraph & p_oParagraph)
{
   // do the extraction of p_oParagraph
   return p_oInputStream ;
}

泛型运算符 << 和>> 方法原型

第二种是作为方法：

// T << Paragraph
T & T::operator << (const Paragraph & p_oParagraph)
{
   // do the insertion of p_oParagraph
   return *this ;
}

// T >> Paragraph
T & T::operator >> (const Paragraph & p_oParagraph)
{
   // do the extraction of p_oParagraph
   return *this ;
}

请注意，要使用此表示法，您必须扩展 T 的类声明。 对于 STL 对象，这是不可能的（你不应该修改它们......）。

如果 T 是 C++ 流怎么办？

以下是相同<<的原型。 和>> C++ 流的运算符。

对于通用 basic_istream 和 basic_ostream

请注意，这是流的情况，因为您无法修改 C++ 流，所以您必须实现这些函数。 这意味着：

// OUTPUT << Paragraph
template <typename charT, typename traits>
std::basic_ostream<charT,traits> & operator << (std::basic_ostream<charT,traits> & p_oOutputStream, const Paragraph & p_oParagraph)
{
   // do the insertion of p_oParagraph
   return p_oOutputStream ;
}

// INPUT >> Paragraph
template <typename charT, typename traits>
std::basic_istream<charT,traits> & operator >> (std::basic_istream<charT,traits> & p_oInputStream, const CMyObject & p_oParagraph)
{
   // do the extract of p_oParagraph
   return p_oInputStream ;
}

对于 char istream 和 ostream

以下代码仅适用于基于 char 的流。

// OUTPUT << A
std::ostream & operator << (std::ostream & p_oOutputStream, const Paragraph & p_oParagraph)
{
   // do the insertion of p_oParagraph
   return p_oOutputStream ;
}

// INPUT >> A
std::istream & operator >> (std::istream & p_oInputStream, const Paragraph & p_oParagraph)
{
   // do the extract of p_oParagraph
   return p_oInputStream ;
}

Rhys Ulerich 评论了基于字符的代码只是其之上的通用代码的“专业化”这一事实。 当然，Rhys 是对的：我不建议使用基于字符的示例。 之所以在这里给出，是因为它更容易阅读。 由于它仅在您仅使用基于字符的流时才可行，因此您应该在 wchar_t 代码常见的平台（即在 Windows 上）上避免使用它。

希望这会有所帮助。

Answer 4

它应该作为免费的、非友元函数来实现，特别是如果像现在的大多数事情一样，输出主要用于诊断和日志记录。 为所有需要进入输出的内容添加 const 访问器，然后让输出器调用它们并进行格式化。

实际上，我已经开始在“ostreamhelpers”标头和实现文件中收集所有这些 ostream 输出自由函数，它使辅助功能远离类的真正用途。

Answer 5

签名：

bool operator<<(const obj&, const obj&);

似乎相当可疑，这不符合 stream 约定，也不符合按位约定，因此看起来像是运算符重载滥用的情况，operator < 应该返回 bool 但operator << 可能应该返回其他内容。

如果你的意思是这样说：

ostream& operator<<(ostream&, const obj&); 

那么既然你不能向 ostream 添加函数，那么该函数必须是一个自由函数，它是否是 friend 取决于它是什么必须访问（如果不需要访问私有或受保护的成员，则无需将其设为好友）。

Answer 6

为了完整起见，我想补充一点，您确实可以创建一个运算符ostream& 运算符 << (ostream& os) 在一个类中，它可以工作。 据我所知，使用它不是一个好主意，因为它非常复杂且不直观。

假设我们有这段代码：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

struct Widget
{
    string name;

    Widget(string _name) : name(_name) {}

    ostream& operator << (ostream& os)
    {
        return os << name;
    }
};

int main()
{
    Widget w1("w1");
    Widget w2("w2");

    // These two won't work
    {
        // Error: operand types are std::ostream << std::ostream
        // cout << w1.operator<<(cout) << '\n';

        // Error: operand types are std::ostream << Widget
        // cout << w1 << '\n';
    }

    // However these two work
    {
        w1 << cout << '\n';

        // Call to w1.operator<<(cout) returns a reference to ostream&
        w2 << w1.operator<<(cout) << '\n';
    }

    return 0;
}

所以总结一下 - 你可以做到，但你很可能不应该:)

Answer 7

我建议将 operator<< 定义为私人好友，又名 隐藏好友，以便只能通过依赖于参数的查找来找到它：

class Paragraph {
 // ...
 private:
  friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Paragraph& p) {
    return os << p.to_str();
  }
};

隐藏的朋友有很多好处，最重要的是它不会污染重载集，可以加快编译速度并改进诊断。 它还可以防止不需要的隐式转换。

Answer 8

友元运算符 = 与类平等的权利

friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Object& object) {
    os << object._atribute1 << " " << object._atribute2 << " " << atribute._atribute3 << std::endl;
    return os;
}

Answer 9

operator<< 作为友元函数实现：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Samp
{
public:
    int ID;
    string strName; 
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream &os, const Samp& obj);
};
 std::ostream& operator<<(std::ostream &os, const Samp& obj)
    {
        os << obj.ID<< “ ” << obj.strName;
        return os;
    }

int main()
{
   Samp obj, obj1;
    obj.ID = 100;
    obj.strName = "Hello";
    obj1=obj;
    cout << obj <<endl<< obj1;

} 

输出：
100 你好
100 你好

这只能是友元函数，因为对象位于运算符<< 的右侧，而参数cout 位于左侧。 所以这不能是类的成员函数，它只能是友元函数。