c++ - 为什么编译器找不到这个 operator<< 重载？

Question

我正在尝试重载 operator<<对于将存储在 boost::variant 中的标准库容器的特定实例.这是一个说明问题的小例子:

#include <iostream>
#include <vector>

std::ostream & operator<<( std::ostream & os, const std::vector< int > & ) {
  os << "Streaming out std::vector< int >";
  return os;
}

std::ostream & operator<<( std::ostream & os, const std::vector< double > & ) {
  os << "Streaming out std::vector< double >";
  return os;
}

#include <boost/variant.hpp>

typedef boost::variant< std::vector< int >, std::vector< double > > MyVariant;

int main( int argc, char * argv[] ) {
  std::cout << MyVariant();
  return 0;
}

Clang 的第一个错误是

boost/variant/detail/variant_io.hpp:64:14: error: invalid operands to binary expression ('std::basic_ostream<char>' and 'const std::vector<int, std::allocator<int>>')
        out_ << operand;
        ~~~~ ^  ~~~~~~~

我意识到 #include <boost/variant.hpp>在一个奇怪的地方。我很确定问题与模板中的两阶段名称查找有关，所以我移动了 #include试图从 clang documentation on lookup 实现修复#1 .该文档中的修复 #2 不是一个好的选择，因为我相信将我的重载运算符 << 添加到 std 命名空间会导致未定义的行为。

不应该定义我的 operator<<在 #include 之前允许编译器找到定义？该技术似乎适用于以下示例，该示例改编自同一个 clang 页面。

#include <iostream>

namespace ns {
  struct Data {};
}

std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const ns::Data & data) {
  return out << "Some data";
}

namespace ns2 {
  template<typename T>
  void Dump( std::ostream & out, const T & value) {
    out << value;
  }
}

int main( int argc, char * argv[] ) {
  ns2::Dump( std::cout, ns::Data() );
}

Answer 1

在模板实例化过程中，取决于模板类型的函数模板只能在第二阶段查找期间找到。第二阶段查找不考虑在使用时可见的名称，而只考虑基于参数相关查找找到的名称。由于 std::ostream 的唯一关联命名空间和 std::vector<int>是命名空间 std它不会查找在全局命名空间中定义的输出运算符。当然，您不能将这些运算符添加到命名空间 std 中。这是一个真正的陷阱:您只能为至少涉及一个用户定义类型的容器定义这些运算符!绕过此限制的可能方法是添加一个自定义分配器，该分配器仅派生自 std::allocator<T>但位于合适的用户定义命名空间中:然后您可以在此命名空间中定义输出运算符。这种方法的缺点是 std::vector<T> (即，没有分配器参数)几乎是一种词汇类型。

四处移动声明没有帮助:II 阶段名称查找实际上并不依赖于声明的顺序，只是声明必须在实例化点之前。唯一正确的解决方法是在第二阶段查找所寻找的 namespace 中定义运算符，这几乎意味着要打印的类型必须涉及用户定义的类型。