Почему оператор << не работает с чем-то, возвращенным оператором?

Question

Вот небольшая тестовая программа, которую я написал:

#include <iostream>
using namespace std;

class A {

    public:
    int val;

    A(int _val=0):val(_val) { }

    A operator+(A &a) { return A(val + a.val); }
    A operator-(A &a) { return A(val - a.val); }

    friend ostream& operator<<(ostream &, A &);

};

ostream& operator<<(ostream &out, A &a) {
    out<<a.val;
    return out;
}

int main() {
    A a(3), b(4), c = b - a;
    cout<<c<<endl; // this works
    cout<<(b-a)<<endl; // this doesn't
    return 0;
}

Я не могу понять, почему строка с надписью «это работает» работает, а с надписью «это не работает» - нет. Когда я пытаюсь скомпилировать программу со строкой cout<<(b-a);, я получаю следующее:

[felix@the-machine C]$ g++ test.cpp 

test.cpp: In function ‘int main()’:
test.cpp:26:13: error: no match for ‘operator<<’ in ‘std::cout << b.A::operator-(((A&)(& a)))’
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:108:7: note: candidates are: std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& (*)(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type&)) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:117:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ios_type& (*)(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ios_type&)) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ios_type = std::basic_ios<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:127:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(std::ios_base& (*)(std::ios_base&)) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:165:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(long int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:169:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(long unsigned int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:173:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(bool) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/bits/ostream.tcc:91:5: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(short int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:180:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(short unsigned int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/bits/ostream.tcc:105:5: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:191:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(unsigned int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:200:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(long long int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:204:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(long long unsigned int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:209:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(double) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:213:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(float) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:221:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(long double) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/ostream:225:7: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(const void*) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__ostream_type = std::basic_ostream<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.5.0/../../../../include/c++/4.5.0/bits/ostream.tcc:119:5: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__streambuf_type*) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>, std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::__streambuf_type = std::basic_streambuf<char>]
test.cpp:18:11: note:                 std::ostream& operator<<(std::ostream&, A&)
[felix@the-machine C]$

Довольно противно.

Answer 1

Ваш оператор + возвращает временный объект - и в C ++ вы не можете привязывать временные ссылки к неконстантным ссылкам. Вы хотите:

ostream& operator<<(ostream &out, const A &a) {

Это канонический способ написать opertaor << для потоковой передачи - выводимая вещь всегда должна передаваться как константная ссылка. </p>

Answer 2

во второй строке вы просите компилятор преобразовать A в A &, но A временный, и это нестандартное поведение. В первой строке c не является временным, поэтому он работает. Смена оператора на

ostream& operator<<(ostream &out, const A &a)

будет не только более правильным, но и должно быть принято компилятором.

Answer 3

Поскольку вы не разрешаете передавать временные данные вашему оператору вставки. Измените его на:

friend ostream& operator<<(ostream &, const A &);
...
ostream& operator<<(ostream &out, const A &a) {
    out<<a.val;
    return out;
}

Answer 4

Временный объект в основном считается const, поэтому для ссылки на него должна быть ссылка на const:

ostream& operator<<(ostream &out, A const &a) // ...

Answer 5

Вы передаете временный объект в operator<<, поэтому он должен принять const A&.

std::ostream& operator<<(std::ostream&, const A&)

Несколько других заметок:

Всегда используйте 'const T &' при передаче не примитивных аргументов, которые не изменены. Это позволяет вам передавать временные значения и указывает, что вы не меняете параметр.

Лучше всего отмечать конструкторы с одним аргументом explicit, это мешает вам создавать случайные временные объекты повсеместно, что снижает производительность.

explicit A(int _val=0):val(_val) { }

Answer 6

std::basic_ostream::operator<< ожидает аргумент с константой в вашем случае использования. Таким образом, вам необходимо исправить подпись вашего оператора следующим образом:

ostream& operator<<(ostream &out, A const& a)

Кстати, дружба избыточна, потому что A::val общедоступна, поэтому доступна в любом случае.