模板化运算符重载决策，成员函数与非成员函数

当尝试 clang-3.4（从 gi​​t 编译）时，它无法编译我的一个项目，抱怨在解决重载运算符时存在歧义。 我发现有两个模板化运算符，其中一个被声明为成员函数，另一个被声明为非成员函数，两者看起来同样匹配。

下面SSCCE演示了这种情况：

#include <iostream>

struct ostr {
        std::ostream& s;

        template<class T>
        ostr& operator<<(const T& x) { s << x; return *this; }
};

struct xy {
        double x, y;
};

template<class Stream>
Stream& operator<<(Stream& s, const xy& x) {
        s << "[" << x.x << ", " << x.y << "]";
        return s;
}

int main() {
        ostr os{std::cout};
        xy x{4, 5};
        os << "Value is: " << x <<"\n";
}

该项目之前编译得很好，我用几个编译器再次检查了这个 SSCCE (gcc 4.5, 4.6, 4.7, 4.8 and clang 3.3）并且他们所有人都在没有任何警告的情况下编译了它（带有-Wall -Wextra -pedantic）。所有编译器均设置为 C++11/C++0x 标准。 添加 ctor 之后ostr，即使在MSVC 2012 and 2010)

两者兼得operator<<s 非成员在所有编译器中都表现出歧义（如预期）

浏览标准草案后（N3242 and N3690）我没有找到任何使成员函数/运算符比非成员函数/运算符更好匹配的内容。

所以我没能证明clang-3.4是错的，我想知道谁是对的。 因此我的问题是：

• 该代码有效吗？成员运算符/函数是否应该比非成员运算符/函数更好匹配，这是 clang-3.4 中的一个错误？
• 或者所有其他编译器都错误/过于宽容？

我知道改变第二个operator<<到非模板化函数（带有std::ostream而不是模板参数）将解决歧义并按预期工作，但这不是这里的重点。

重载决议向成员函数添加一个附加参数只是为了重载决议的目的：

[over.match.funcs]/2

候选函数集可以包含要根据同一参数列表解析的成员函数和非成员函数。为了使自变量和参数列表在这个异构集合中具有可比性，成员函数被认为有一个额外的参数，称为隐式对象参数，它表示已调用成员函数的对象。

/4

对于非静态成员函数，隐式对象参数的类型为

—“左值引用cv X” 对于没有声明的函数引用限定符或与& 引用限定符

—“右值引用cv X” 对于用&& 引用限定符

where X是该函数所属的类，并且cv is the cv- 成员函数声明的限定。

遵循一些特殊规则，例如允许将右值绑定到此隐式对象参数（用于调用右值上没有引用限定符的成员函数，例如ostr{std::cout}<<"hello").

函数签名包括我们需要比较重载解析的隐式对象参数是：

template<class T>
ostr& ostr::operator<<(ostr&, const T&);    // F1

template<class Stream>
Stream& ::operator<<(Stream&, const xy&);    // F2

替换后os << x，我们得到same签名：

ostr& ostr::operator<<(ostr&, const xy&);
ostr& ::    operator<<(ostr&, const xy&);

因此，只有 [over.match.best]/1 中的“决胜局”之一可以解决歧义。事实上，可以应用，即“F1比更专业F2"（反之亦然）：函数模板的部分排序。

注意：指定添加隐式对象参数的过程again在部分排序的描述中[temp.func.order]/3。

对于部分订购F1 and F2（如上所述），我们首先创建两个独特的类型：

struct unique_T {};
struct unique_Stream {};

然后我们改造F1 into F1'通过替换模板参数T具有独特的类型unique_T（同样对于F2):

ostr& ostr::operator<<(ostr&, const unique_T&);
ostr& ::    operator<<(unique_Stream&, const xy&);

变换函数的参数F1'现在用于尝试推导未转换的模板参数F2:

ostr a0;
unique_T a1; // no reference, no cv-qualifier
::operator<<(a0, a1) // does template argument deduction succeed?

// reminder: signature of ::operator<<
template<class Stream>
Stream& ::operator<<(Stream&, const xy&);

扣除成功为a0 [with Stream = ostr]，因此类型ostr& from F1被认为至少与相应的第一个参数的类型一样专业F2 (Stream&, with Stream是模板参数）。我不确定第二个参数会发生什么a1，因为第二个参数没有发生扣除::operator<<（它的类型是const xy&).

现在我们用参数重复这个过程F2'并尝试推导模板参数F1:

unique_Stream a0;
xy a1;
ostr::operator<<(a0, a1);

// reminder: signature of ostr::operator<<
template<class T>
ostr& ostr::operator<<(ostr&, const T&);

在这里，第一个参数没有发生演绎，但第二个参数发生并成功 [withT = xy].

我的结论是，没有哪个函数模板比​​它更专业了。因此重载解析应该失败由于含糊不清。