重载命名空间中类模板的输出运算符

Question

我这个程序

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <iterator>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std ;

#if 0
namespace skg 
{
 template <class T>
  struct Triplet ;
}

template <class T>
ostream& operator<< (ostream& os, const skg::Triplet<T>& p_t) ;
#endif

namespace skg
{
 template <class T>
  struct Triplet
  {
 //  friend ostream& ::operator<< <> (ostream& os, const Triplet<T>& p_t) ;

   private:
   T x, y, z ;

   public:
   Triplet (const T& p_x, const T& p_y, const T& p_z)
    : x(p_x), y(p_y), z(p_z) { }
  } ;
}

template <class T>
ostream& operator<< (ostream& os, const skg::Triplet<T>& p_t)
{
 os << '(' << p_t.x << ',' << p_t.y << ',' << p_t.z << ')' ;
 return os ;
}

namespace {
 void printVector()
 {
  typedef skg::Triplet<int> IntTriplet ;

  vector< IntTriplet > vti ;
  vti.push_back (IntTriplet (1, 2, 3)) ;
  vti.push_back (IntTriplet (5, 5, 66)) ;

  copy (vti.begin(), vti.end(), ostream_iterator<IntTriplet> (cout, "\n")) ;
 }
}
int main (void)
{
 printVector() ;
}

编译失败，因为编译器找不到 skg::Triplet 的任何输出运算符。但输出运算符确实存在。

如果我将 Triplet 从 skg 命名空间移动到全局命名空间，一切都会正常。这里出了什么问题？

Answer 1

您需要将 operator<< 的实现移至与您的类相同的命名空间中。它正在寻找：

ostream& operator<< (ostream& os, const skg::Triplet<T>& p_t)

但由于参数依赖查找（ADL）的缺陷而找不到它。 ADL 意味着当您调用自由函数时，它会在其参数的命名空间中查找该函数。这与我们可以这样做的原因相同：

std::cout << "Hello" << std::endl;

即使 operator<<(std::ostream&, const char*) 位于 std 命名空间中。对于您的调用，这些命名空间是 std 和 skg。

它将在两者中查找，而不是在 skg 中找到一个（因为您的位于全局范围内），然后在 std 中查找。它将看到可能性（所有正常的运算符<<），但没有一个匹配。 由于运行的代码（ostream_iterator 中的代码）位于命名空间 std 中，因此对全局命名空间的访问完全消失了。

通过放置运算符在同一个命名空间中，ADL 可以工作。 Herb Sutter 在一篇文章中对此进行了讨论：“一个温和的建议：修复 ADL。”。 （PDF）。事实上，这是文章中的一个片段（展示了一个缺点）：

// Example 2.4
//
// In some library header:
//
namespace N { class C {}; }
int operator+( int i, N::C ) { return i+1; }

// A mainline to exercise it:
//
#include <numeric>
int main() {
    N::C a[10];
    std::accumulate( a, a+10, 0 ); // legal? not specified by the standard
}

与您的情况相同。

Sutter 和 & 出版的《C++ 编码标准》一书Alexandrescu 有一个有用的指南：

将类型及其非成员函数接口保留在同一命名空间中。

遵循它，你和 ADL 都会很高兴。我推荐这本书，即使你买不到，至少也可以阅读我上面链接的 PDF；它包含您应该需要的相关信息。

---

请注意，移动运算符后，您将需要您的friend指令（以便您可以访问私有变量）：

template <typename U>
friend ostream& operator<< (ostream& os, const Triplet<U>& p_t);

还有ta-da！固定的。