使用 AppleClang 时 decltype( std::devlcal<std::ostream>() << std::declval<T>() ) 的奇怪结果

Question

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;

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

但是，当使用std::string、char、int*或 的某些可流式虚拟结构时T，该类型是右值引用std::ostream&&。

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

为什么会发生这种情况？

编译器规格

上述结果是使用AppleClang 11.0.0.11000033获得的。当使用 gcc-7.4 代替时，结果始终是std::ostream&，如预期的那样。

完整源码

#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;
}

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，因为这里全局函数模板返回右值引用：

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

已选择，请参阅https://en.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ostream/operator_ltlt2中的 (3)

还有这些检查

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

满意，因为成员函数basic_ostream<T>::operator<<首选int和float参数，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