使用 AppleClang 时来自 decltype( std：:d evlcal<std：：ostream>() << std：:d eclval<T>() 的奇

Question

问题

请考虑以下结构：

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;

正如我所期望的那样，当使用某些内置类型(int、float、...T(时，stream_t<T>的"值"是std::ostream&的。

但是当使用std::string、char、int*或一些可流式的虚拟结构体来T时，类型是右值引用，std::ostream&&。

一旦std::declval<std::ostream>()(返回一个std::ostream&&(被替换为std::declval<std::ostream&>(返回一个std::ostream&，由于引用折叠规则，对吧？(返回的类型是预期的std::ostream&。是否有一些我不知道的operator<<的右值过载？

为什么会这样？

编译器规范

以上结果是使用AppleClang 11.0.0.11000033获得的。改用 gcc-7.4 时，结果总是std::ostream&，正如预期的那样。

完整来源

#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;
}

Answer 1

实际上，这种行为并不是 Apple Clang 特有的，而是所有现代C++编译器(包括 GCC、Clang、MSVC(的常见行为，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&&> );

有效，因为此处返回 rvalue-reference 的全局函数模板：

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

，请参阅 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int和float参数的首选，并且这些成员函数返回左值引用： https://en.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ostream/operator_ltlt