运算符重载和命名空间

Question

可能的重复：
非成员运算符重载应放置在哪里？

浏览时因此，我经常发现涉及重载/定义 std::ostream& 的问题或答案。运算符<<(std::ostream&os, const Foo& foo)或Foo运算符+(const Foo& l, const Foo& r)。

虽然我知道如何以及何时（不）编写这些运算符，但我对命名空间的事情感到困惑。

如果我有以下类：

namespace bar
{
  class Foo {};
}

我应该在哪个命名空间中编写不同的运算符定义？

// Should it be this

namespace bar
{
  std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Foo& foo);
}

// Or this ?

namespace std
{
  ostream& operator<<(ostream& os, const bar::Foo& foo);
}

// Or this ?

std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const bar::Foo& foo);

同样的问题也适用于operator+。那么，这里的良好做法是什么？为什么？

Answer 1

规则是，在寻找合适的函数重载时，会考虑当前命名空间和参数类型定义的所有命名空间。这称为参数相关查找 (ADL)。

因此，当您有此代码时：

  ::std::ostream& os = /* something */;
  const ::bar::Foo& foo = /* something */;
  os << foo;

考虑以下命名空间：

• 当前命名空间
• ::std，因为 os' 类型在那里定义
• ::bar，因为 foo 的类型在那里定义

因此，您命名的所有三种可能性都将起作用，因此是 '乍一看就足够了。

但是......

您不允许在 ::std 中定义新函数，因此您不能将重载运算符放在该命名空间中。 （您可以在 ::std 中专门化模板，但这不是我们在这里所做的）

其次，“当前名称空间”可能会更改，因此如果您将函数定义放在该名称空间中，可能并不总是能找到它。

所以最后，放置重载运算符的最佳位置是与 Foo 位于同一命名空间中：

namespace bar   
{   
  std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Foo& foo);   
}   

Answer 2

它应该位于 bar 命名空间中。您必须考虑类的接口由什么组​​成，并将它们组合在一起。

“类描述了一组数据以及对该数据进行操作的函数。”您的自由函数在 Foo 上运行，因此它是 Foo 的一部分。它应该与命名空间 bar 中的 Foo 分组。

参数相关查找（或 ADL）将找到该函数。

我们还知道，我们应该更喜欢非友元非成员函数。这意味着，一般来说，您的类将具有其定义和成员函数，紧接着是对该类进行操作的自由函数。

Answer 3

为了使运算符重载正确工作，该函数必须是
与其操作数之一位于同一命名空间中。否则，ADL
没有找到它。这意味着您的类的命名空间
运算符如 + 和 -。理论上，您可以将运算符<<
在 std 或与您的类相同的命名空间中，但是
标准禁止在 std 中定义新函数，所以在这里，你也
将其放在与类相同的命名空间中。

（当然，您通常不会实现 + 或 -，但是 += 和
-=，然后从提供 + 和的模板派生
- 自动地。）

Answer 4

最佳选择是选项 1。
为什么？因为当您使用非限定函数名称（重载运算符是函数）时，除了正常名称查找之外，还会应用参数相关查找，即（非正式地）搜索声明参数的所有命名空间。
例如，

namespace N
{
   class X(){};
   void f(X){}
}
int main()
{
    N::X x;
    f(x); //works fine, no need to qualify f like N::f
}

运算符也是如此。

另一方面，在选项 2 的情况下，仍然会找到运算符，因为 ostream 位于 std 中（相同的 ADL 规则）。但向 std 命名空间添加内容并不是一个好主意。

从风格上来说，第三个选项很糟糕——如果第一个选项就足够了，为什么还要这样做呢？

所以，绝对是选项 1.HTH

。

Answer 5

好的做法是在与其所属接口的类相同的命名空间中声明（非成员）运算符。

对于像 operator+ 这样的东西，这相当简单：它只对 Foo 对象进行操作，因此它应该与 Foo 本身位于相同的命名空间中。
对于 operator<< 和 operator>>，您仍然可以在命名空间 std 和 bar 之间进行选择。首先，您不应该将函数/运算符重载添加到命名空间 std 中。其次，这些重载的重要部分不是它们使用流，而是它们读取/写入 Foo 对象。因此将它与 Foo 类捆绑在一起更有意义。

还应该注意的是，C++ 规则的设计使得在与其操作的类相同的命名空间中定义的重载运算符几乎总是能被正确找到，而如果声明了运算符，则更容易出错在其他一些不相关的命名空间中。