对 std::variant 中保存的类型调用 << 运算符？

Posted 2023-02-16

【中文标题】对 std::variant 中保存的类型调用 << 运算符？

【英文标题】：Calling << operator on types held in a std::variant?

【发布时间】：2020-04-19 02:10:56

【问题描述】：

我有一个这样的结构：

// Literal.hpp
struct Literal

    std::variant<
        std::nullptr_t,
        std::string,
        double,
        bool
        >
        value;

    friend std::ostream &operator<<(std::ostream &os, Literal &literal);
;

我正在尝试像这样实现

// Literal.cpp
Literal::Literal() : value(value) 

std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const Literal &literal)

    std::visit(/* I don't know what to put here!*/, literal.value);

我尝试过这样实现运算符（注意：我会采用任何优雅的解决方案，它不一定是下面这个实现的解决方案）

// In Literal.cpp
std::ostream &operator<<(std::ostream &out, const Literal literal)

    std::visit(ToString(), literal.value);
    return out;


struct ToString; // this declaration is in literal.hpp

void ToString::operator()(const std::nullptr_t &literalValue)std::cout << "null";
void ToString::operator()(const char &literalValue)std::cout << std::string(literalValue);
void ToString::operator()(const std::string &literalValue)std::cout << literalValue;
void ToString::operator()(const double &literalValue)std::cout << literalValue;
void ToString::operator()(const bool &literalValue)std::cout << literalValue;

但是在我的 main 函数中，传递一个 char 数组文字并不会在它运行时将其转换为 bool！忽略带字符的运算符重载：

main() 
    Literal myLiteral;
    myLiteral.value = "Hello World";
    std::cout << myLiteral << std::endl;

【参考方案1】：

这是您的标准库中的一个错误。大概您正在使用 libstc++（GNU C++ 标准库），因为这就是 Godbolt 所显示的混乱。如果您使用 libc++（Clang/LLVM 的 C++ 标准库）进行编译，这将按预期工作。根据std::vector<Types...>::operator=(T&& t)'s cppreference page，它

确定替代类型T_j，如果同时在作用域内的每个T_i 的类型... ，除了：

仅当声明 T_i x[] = std::forward<T>(t) ; 对某些发明变量 x 有效时才考虑重载 F(T_i)；

如果 T_i 是（可能是 cv 限定的）bool，则仅当 std:remove_cvref_t<T> 也是 bool 时才考虑 F(T_i)。

最后一个子句就是针对这种情况的。因为很多东西都可以转换为bool，但我们通常不打算进行这种转换，所以该子句会导致通常不会被选中的转换序列被选中（char const* 到 bool 是标准转换，但std::string 是“用户定义的”，通常被认为是“更糟糕的”）。您的代码应该将value 设置为其std::string 替代方案，但您的库对std::variant 的实现已损坏。可能已经打开了一张问题票，但如果没有，这是打开一张的理由。如果你被你的库困住了，明确地将文字标记为 std::string 应该可以工作：

literal.value = std::string("Hello World");

---

对于优雅的问题，使用缩写模板 lambda。

std::ostream &operator<<(std::ostream &os, Literal const &literal)

    std::visit([](auto v)  std::cout << v; , literal.value);
    // or
    std::visit([](auto const &v) 
        // gets template param      vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv w/o being able to name it
        if constexpr(std::is_same_v<std::decay_t<decltype(v)>, std::nullptr_t>) 
           std::cout << "null";
         else std::cout << v;
    , literal.value);
    // only difference is nullptr_t => "nullptr" vs "null"

    return std::cout;

另外，您的 friend 声明与定义不匹配。实际上，它不应该是friended，因为它不需要访问private 成员。

// declaration in header, outside of any class, as a free function
std::ostream &operator<<(std::ostream&, Literal const&);
//                            was missing const ^^^^^

【讨论】：

FWIW，我似乎记得 bool 异常稍后会在另一篇论文中出现，因此很可能该实现还没有在其旧支持之上实现该论文。 （而且由于它改变了现有代码的行为，我可以看出这可能是一个故意延迟的决定。）（啊，它在页面上链接：open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2018/p0608r3.html）

@chris 感谢您的发现。我检查了 eel.is 以仔细检查标准所说的内容，但显然还没有。

我正在使用 clang++。我的构建任务是 clang++ -g *.cpp -o main -std=c++17。 clang++ --version 给苹果 clang 11 (clang-1100.0.33.17)

手动将字符转换为字符串确实有效，但我想看看是否可以修复我当前的实现。我会检查你的 lambda 函数方法，看看它是否有效

我想 Apple clang 有点落后。我正在 godbolt.org 上测试实际的 LLVM Clang 10.0.0（使用-stdlib=libc++，因为出于某种被上帝遗忘的原因，它默认为 GNU libstdc++）。