如何为所有 C++ 通用定义插入运算符IOStream 操纵器？

Question

所有，

为什么以下代码无法针对“std::endl”进行编译，但对于所有其他插入类型都可以？

#include <sstream> // ostringstream

/// @brief A class that does streamed, formatted output via 'operator<<'.
class My_Stream
{
public:
    /// @brief A member method that manipulates the underlying stream.
    void foo()
    {
        m_oss << "foo_was_here; ";
    }

private:
    /// @brief The underlying stream.
    std::ostringstream m_oss;

    /// @brief 'operator<<' is a friend.
    template< typename T >
    friend My_Stream& operator<<( My_Stream& a_r_my_stream,
                                  const T& a_r_value );
};

/// @brief A manipulator that calls a class method.
My_Stream& manipulator_foo( My_Stream& a_r_my_stream )
{
    a_r_my_stream.foo();
    return a_r_my_stream;
}

/// @brief The generic insertion operator.
template< typename T >
My_Stream& operator<<( My_Stream& a_r_my_stream,
                       const T& a_r_value )
{
    a_r_my_stream.m_oss << a_r_value;
    return a_r_my_stream;
}

/// @brief Define an iostream-like manipulator for my-stream.
typedef My_Stream& ( * my_stream_manipulator ) ( My_Stream& );

/// @brief The specialized 'my_stream_manipulator' insertion operator.
template<>
My_Stream& operator<<( My_Stream& a_r_my_stream,
                       const my_stream_manipulator& a_r_manipulator )
{
    return a_r_manipulator( a_r_my_stream );
}

int main( int argc, char* argv[] )
{
    My_Stream my_stream;

    my_stream << 'c'; // char
    my_stream << "string"; // c-string
    my_stream << 1u; // unsigned int
    my_stream << -1; // signed int
    my_stream << 5.3f; // float
    my_stream << -23.345; // double
    my_stream << std::boolalpha; // std::ios_base manipulator
    my_stream << std::endl; // std::ostream manipulator
    my_stream << manipulator_foo; // my_stream manipulator

    return 0;
}

我收到以下 G++ 4.5 错误：

willo:~/test_cpp$ g++ -Wall test_overloaded_insertion_manipulators.cpp test_overloaded_insertion_manipulators.cpp：在函数“int main(int, char**)”中： test_overloaded_insertion_manipulators.cpp:60: 错误: 与“operator<<”不匹配在 'my_stream << std::endl'

我希望代码实例化一个 'operator<<'对于 std::endl，就像它对基元、std::ios_base 和我的自定义操纵器所做的那样。

对于上下文，我正在尝试创建一个类似轻 API IOStream 的类，该类可与当前 IOStream 操纵器以及一两个以上自定义操纵器一起使用。

Answer 1

因为 endl 是一个函数模板：

template <class charT, class traits>
basic_ostream<charT,traits>& endl(basic_ostream<charT,traits>& os);

所以标识符本身不是一个值。它只有在实例化时才变成一个值（函数指针）。但是您的运算符<<本身就是一个模板，编译器没有可用的类型信息来决定使用哪些类型实例化endl。

相比之下，例如 boolalpha 是：

ios_base& boolalpha(ios_base& str);

这就是为什么它有效。

endl 适用于 basic_ostream，因为它定义了 operator<< 重载作为采用函数指针的成员函数；特别是：

basic_ostream<charT,traits>& operator<<(basic_ostream<charT,traits>& (*pf)(basic_ostream<charT,traits>&));

所以在像 stream << 这样的调用中endl，它会从 this 的类型（即运算符的左侧）知道 charT 和 traits，这会给它右侧期望的函数指针的确切类型 - 然后它将用于实例化 endl 的相应版本。您也可以为您的班级做同样的事情。

Answer 2

您需要将流操纵器定义为单独的朋友。

添加这个好友：

// Note: Untested (don't have a compiler here).
template <class charT, class Traits>
friend My_Stream& operator<<( My_Stream&, std::basic_ostream<charT, Traits>& (*)(std::basic_ostream<charT, Traits>&));

然后需要定义函数：

template <class charT, class Traits>
My_Stream& operator<<( My_Stream& stream, std::basic_ostream<charT, Traits>& (*manip)(std::basic_ostream<charT, Traits>&))
{
    (*manip)(stream.m_oss);
    return stream;
}