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c++ - decltype( std::devlcal 的奇怪结果() << std::declval() ) 使用 AppleClang 时

问题描述

问题

考虑以下结构：

template<typename T>
struct stream
{
  using type = decltype(
      std::declval<std::ostream>() << std::declval<T>()
    );
};

template<typename T>
using stream_t = typename stream<T>::type;

正如我所料，stream_t<T>使用某些内置类型（int, float, ...）时的“价值”T是。std::ostream&

但是，当使用std::string, char,int*或一些可流式传输的虚拟结构时T，类型是右值引用，std::ostream&&.

一旦std::declval<std::ostream>()(returns an std::ostream&&) 被替换为std::declval<std::ostream&>(returns an std::ostream&，由于引用折叠规则，对吗？) 返回的类型是预期的std::ostream&。是否有一些operator<<我不知道的右值重载？

为什么会这样？

编译器规格

上面的结果是使用AppleClang 11.0.0.11000033获得的。当使用 gcc-7.4 时，结果总是std::ostream&，正如预期的那样。

完整的源码

#include <iostream>
#include <type_traits>

/* ************************************
 * Sans reference
 * ************************************ */

template<typename T>
struct stream
{
  using type = decltype(
      std::declval<std::ostream>() << std::declval<T>()
    );
};

template<typename T>
using stream_t = typename stream<T>::type;

/* ************************************
 * With reference
 * ************************************ */

template<typename T>
struct stream_ref
{
  using type = decltype(
      std::declval<std::ostream&>() << std::declval<T>()
    );
};

template<typename T>
using stream_ref_t = typename stream_ref<T>::type;

/* ************************************
 * Dummy struct
 * ************************************ */

struct Dummy 
{
  friend std::ostream& operator<<(std::ostream&, const Dummy&);
};

/* ************************************
 * Static asserts
 * ************************************ */

static_assert( std::is_same_v<stream_t<int>,   std::ostream&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<float>, std::ostream&> );

static_assert( std::is_same_v<stream_t<std::string>, std::ostream&&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<const char*>, std::ostream&&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<int*>,        std::ostream&&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<Dummy>,       std::ostream&&> );

static_assert( std::is_same_v<stream_ref_t<std::string>, std::ostream&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_ref_t<const char*>, std::ostream&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_ref_t<int*>,        std::ostream&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_ref_t<Dummy>,       std::ostream&> );

int main(int argc, char** argv)
{
  return 0;
}

标签： c++c++17ostreamdecltype

解决方案

实际上，这种行为不是 Apple Clang 特有的，而是所有现代 C++ 编译器的常见行为，包括 GCC、Clang、MSVC，它们都接受您的程序。演示：https ://gcc.godbolt.org/z/8ex6Pc9nb

这些检查

static_assert( std::is_same_v<stream_t<std::string>, std::ostream&&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<const char*>, std::ostream&&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<int*>,        std::ostream&&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<Dummy>,       std::ostream&&> );

是有效的，因为这里的全局函数模板返回右值引用：

template< class Ostream, class T >
Ostream&& operator<<( Ostream&& os, const T& value );

被选中，参见https://en.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ostream/operator_ltlt2中的 (3)

而这些检查

static_assert( std::is_same_v<stream_t<int>,   std::ostream&> );
static_assert( std::is_same_v<stream_t<float>, std::ostream&> );

满足，因为成员函数basic_ostream<T>::operator<<是首选参数，int并且float这些成员函数返回左值引用： https ://en.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ostream/operator_ltlt

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