为什么 Visual C++ 编译器在这里调用了错误的重载？

Question

为什么 Visual C++ 编译器在这里调用错误的重载？

我有一个 ostream 的子类，用于定义格式化缓冲区。 有时我想创建一个临时文件并立即使用通常的 << 向其中插入一个字符串。 像这样的运算符：

M2Stream() << "the string";

不幸的是，程序调用了operator<<(ostream, void *)成员重载，而不是operator<<(ostream, const char *)非成员重载。

我编写了下面的示例作为测试，其中我定义了自己的 M2Stream 类来重现问题。

我认为问题在于 M2Stream() 表达式产生一个临时值，这在某种程度上导致编译器更喜欢 void * 重载。 但为什么？ 事实证明，如果我为非成员重载 const M2Stream & 提供第一个参数，则会出现歧义。

另一个奇怪的事情是，如果我首先定义一个 const char * 类型的变量然后调用它，它会调用所需的 const char * 重载，而不是文字 char 字符串，如下所示

const char *s = "char string variable";
M2Stream() << s;  

： const char * 变量！ 它们不应该是一样的吗？ 当我使用临时字符串和文字字符串时，为什么编译器会导致调用 void * 重载？

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;


class M2Stream
{
public:
    M2Stream &operator<<(void *vp)
    {
        cout << "M2Stream bad operator<<(void *) called with " << (const char *) vp << endl;
        return *this;
    }
};

/* If I make first arg const M2Stream &os, I get
\tests\t_stream_insertion_op\t_stream_insertion_op.cpp(39) : error C2666: 'M2Stream::operator <<' : 2 overloads have similar conversions
        \tests\t_stream_insertion_op\t_stream_insertion_op.cpp(13): could be 'M2Stream &M2Stream::operator <<(void *)'
        \tests\t_stream_insertion_op\t_stream_insertion_op.cpp(20): or 'const M2Stream &operator <<(const M2Stream &,const char *)'
        while trying to match the argument list '(M2Stream, const char [45])'
        note: qualification adjustment (const/volatile) may be causing the ambiguity
*/
const M2Stream & operator<<(M2Stream &os, const char *val)
{
    cout << "M2Stream good operator<<(const char *) called with " << val << endl;
    return os;
}


int main(int argc, char argv[])
{
    // This line calls void * overload, outputs: M2Stream bad operator<<(void *) called with literal char string on constructed temporary
    M2Stream() << "literal char string on constructed temporary";

    const char *s = "char string variable";

    // This line calls the const char * overload, and outputs: M2Stream good operator<<(const char *) called with char string variable
    M2Stream() << s;  

    // This line calls the const char * overload, and outputs: M2Stream good operator<<(const char *) called with literal char string on prebuilt object
    M2Stream m;
    m << "literal char string on prebuilt object";
    return 0;
}

输出：

M2Stream bad operator<<(void *) called with literal char string on constructed temporary
M2Stream good operator<<(const char *) called with char string variable
M2Stream good operator<<(const char *) called with literal char string on prebuilt object

Answer 1

编译器正在做正确的事情：Stream() << "hello"; 应使用定义为成员函数的运算符<<。 由于临时流对象不能绑定到非常量引用，而只能绑定到常量引用，因此不会选择处理 char const* 的非成员运算符。

正如您在更改运算符时所看到的那样，它就是这样设计的。 您会遇到歧义，因为编译器无法决定使用哪个可用运算符。 因为所有这些在设计时都考虑到了临时人员拒绝非会员操作员<<的情况。

那么，是的，字符串文字的类型与 char const* 不同。 字符串文字是常量字符的数组。 但我认为这对你来说并不重要。 我不知道 operator<< MSVC++ 添加了哪些重载。 允许添加更多重载，只要它们不影响有效程序的行为。

为什么M2Stream() << s; 即使第一个参数是非常量引用也能工作...好吧，MSVC++ 有一个扩展，允许非常量引用绑定到临时变量。 将警告级别设置为 4 级以查看相关警告（例如“使用了非标准扩展...”）。

现在，因为有一个成员运算符<< 需要一个 void const*，并且 char const* 可以转换为该值，将选择该运算符，并且将输出地址，因为这就是 void const* 重载是为了。

我在您的代码中看到您实际上有一个 void* 重载，而不是 void const* 重载。 嗯，字符串文字可以转换为 char*，即使字符串文字的类型是 char const[N]（N 是您输入的字符数） 。 但这种转换已被弃用。 字符串文字转换为 void* 不应该是标准的。 在我看来，这是 MSVC++ 编译器的另一个扩展。 但这可以解释为什么字符串文字的处理方式与 char const* 指针不同。 标准是这样说的：

不是宽字符串文字的字符串文字 (2.13.4) 可以转换为“指向 char 的指针”类型的右值； 宽字符串文字可以转换为“指向 wchar_t 的指针”类型的右值。 无论哪种情况，结果都是指向数组第一个元素的指针。 仅当存在显式适当的指针目标类型时才考虑此转换，而不是在一般需要从左值转换为右值时考虑。 [注意：此转换已弃用。 参见附件D。]

Answer 2

第一个问题是由奇怪且棘手的 C++ 语言规则引起的：

1. 通过调用构造函数创建的临时值是右值。
2. 右值不能绑定到非常量引用。
3. 但是，右值对象可以调用非常量方法。

正在发生的事情是 ostream& 非成员函数运算符<<(ostream&, const char*)尝试将您创建的M2Stream临时对象绑定到非常量引用，但失败（规则#2); 但是ostream& ostream::operator<<(void*) 是一个成员函数，因此可以绑定到它。 在没有 const char* 函数的情况下，它被选为最佳重载。

我不确定为什么 IOStreams 库的设计者决定将 void* 的 operator<<() 设为一个方法，而不是 operator<<( ) 为 const char*，但事实就是这样，所以我们需要处理这些奇怪的不一致问题。

我不确定为什么会出现第二个问题。 您在不同的编译器中得到相同的行为吗？ 这可能是编译器或 C++ 标准库错误，但我会将其作为最后手段的借口 - 至少看看是否可以首先使用常规 ostream 复制该行为。

Answer 3

问题是您正在使用临时流对象。 将代码更改为以下内容，它将起作用：

M2Stream ms;
ms << "the string";

基本上，编译器拒绝将临时值绑定到非常量引用。

关于你的第二点，即为什么当你有一个“const char *”对象时它会绑定，我认为这是 VC 编译器中的一个错误。 然而，我不能肯定地说，当你只有字符串文字时，就会有一个到“void *”的转换和一个到“const char *”的转换。 当您拥有“const char *”对象时，第二个参数不需要转换 - 这可能会触发 VC 的非标准行为，以允许非 const 引用绑定。

我相信 8.5.3/5 是涵盖此内容的标准部分。

Answer 4

我不确定你的代码是否应该编译。 我认为：

M2Stream & operator<<( void *vp )

应该是：

M2Stream & operator<<( const void *vp )

其实多看代码，我相信你所有的问题都归结为const。 以下代码按预期工作：

#include <iostream>
using namespace std;


class M2Stream
{
};

const M2Stream & operator<<( const M2Stream &os, const char *val)
{
    cout << "M2Stream good operator<<(const char *) called with " << val << endl;
    return os;
}


int main(int argc, char argv[])
{
    M2Stream() << "literal char string on constructed temporary";

    const char *s = "char string variable";

    // This line calls the const char * overload, and outputs: M2Stream good operator<<(const char *) called with char string variable
    M2Stream() << s;  

    // This line calls the const char * overload, and outputs: M2Stream good operator<<(const char *) called with literal char string on prebuilt object
    M2Stream m;
    m << "literal char string on prebuilt object";
    return 0;
}

Answer 5

您可以使用如下重载：

template <int N>
M2Stream & operator<<(M2Stream & m, char const (& param)[N])
{
     // output param
     return m;
}

作为额外的好处，您现在知道 N 是数组的长度。