c++ - 无法使用 std::variant 的重载运算符 <<() 流式传输 std::endl

Question

This answer 描述了如何流式传输独立的 std::variant。但是，当 std::variant 存储在 std::unordered_map 中时，它似乎不起作用。

以下 example :

#include <iostream>
#include <string>
#include <variant>
#include <complex>
#include <unordered_map>

// https://stackoverflow.com/a/46893057/8414561
template<typename... Ts>
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const std::variant<Ts...>& v)
{
    std::visit([&os](auto&& arg) {
        os << arg;
    }, v);
    return os;
}

int main()
{
    using namespace std::complex_literals;
    std::unordered_map<int, std::variant<int, std::string, double, std::complex<double>>> map{
        {0, 4},
        {1, "hello"},
        {2, 3.14},
        {3, 2. + 3i}
    };

    for (const auto& [key, value] : map)
        std::cout << key << "=" << value << std::endl;
}

编译失败:

In file included from main.cpp:3:
/usr/local/include/c++/8.1.0/variant: In instantiation of 'constexpr const bool std::__detail::__variant::_Traits<>::_S_default_ctor':
/usr/local/include/c++/8.1.0/variant:1038:11:   required from 'class std::variant<>'
main.cpp:27:50:   required from here
/usr/local/include/c++/8.1.0/variant:300:4: error: invalid use of incomplete type 'struct std::__detail::__variant::_Nth_type<0>'
    is_default_constructible_v<typename _Nth_type<0, _Types...>::type>;
    ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
/usr/local/include/c++/8.1.0/variant:58:12: note: declaration of 'struct std::__detail::__variant::_Nth_type<0>'
     struct _Nth_type;
            ^~~~~~~~~
/usr/local/include/c++/8.1.0/variant: In instantiation of 'class std::variant<>':
main.cpp:27:50:   required from here
/usr/local/include/c++/8.1.0/variant:1051:39: error: static assertion failed: variant must have at least one alternative
       static_assert(sizeof...(_Types) > 0,
                     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~

为什么会这样？怎么可能修复它？

Answer 1

在[temp.arg.explicit]/3 ，我们有这个惊人的句子:

A trailing template parameter pack not otherwise deduced will be deduced to an empty sequence of template arguments.

这是什么意思？什么是尾随模板参数包？没有其他推论是什么意思？这些都是没有真正答案的好问题。但这会产生非常有趣的后果。考虑:

template <typename... Ts> void f(std::tuple<Ts...>);
f({}); // ok??

这是...格式正确的。我们无法推断Ts...所以我们推断它是空的。这给我们留下了 std::tuple<> ，这是一个完全有效的类型 - 并且是一个完全有效的类型，甚至可以用 {} 实例化。 .所以这个编译!

那么当我们从空参数包中推导出的东西不是有效类型时会发生什么？这是 an example :

template <class... Ts>
struct Y
{
    static_assert(sizeof...(Ts)>0, "!");
};


template <class... Ts>
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Y<Ts...> const& )
{
    return os << std::endl;
}

operator<<是一个潜在的候选人，但推论失败了……或者看起来是这样。直到我们想出 Ts...作为空。但是Y<>是无效类型!我们甚至不去尝试发现我们无法构造一个 Y<>。来自 std::endl - 我们已经失败了。

这与 variant 的情况基本相同，因为 variant<>不是有效类型。

简单的解决方法是简单地更改您的函数模板，使其不再采用 variant<Ts...>。到 variant<T, Ts...> .这不能再推导出variant<> ，这根本不可能，所以我们没有问题。