为何std::plus无法调用std::vector的operator+运算符？

问题现象 #

• GCC和MSVC编译不带自定义二元函数的std::accumulate代码时均报错，GCC的错误信息为：

  invalid operands to binary expression ('typename std::remove_reference<vector<int> &>::type' (aka 'std::vector<int>') and 'std::vector<int>')
  

• 但在lambda表达式里显式写a + b时，两款编译器都能正常通过编译。

代码示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <numeric>
using namespace std;

vector<int> operator+(const vector<int> &a, const vector<int> &b) {
    vector<int> c;
    transform(a.begin(), a.end(), b.begin(), back_inserter(c), plus());
    return c;
}

int main() {
    vector<vector<int>> vv{{0, 1}, {2, 3}, {4, 5}};
    // vector<int> s = accumulate(vv.begin() + 1, vv.end(), vv[0]); // 编译错误
    vector<int> s = accumulate(vv.begin() + 1, vv.end(), vv[0], [](const auto &a, const auto &b) { return a + b; }); // 正常编译
    return 0;
}

原因分析 #

问题根源在std::accumulate默认使用的std::plus<>的查找规则：

1. 默认调用std::accumulate时，内部会用std::plus<>()执行累加。std::plus属于std命名空间，它查找operator+时，只会通过**参数依赖查找（ADL）**检查参数类型所在的命名空间——这里std::vector在std里，所以只会找std中的vector<int>加法运算符，而我们定义的operator+在全局命名空间，自然找不到。
2. 而lambda里的a + b是在全局上下文查找的，能直接找到我们在全局定义的operator+，所以编译没问题。

解决方案 #

有两种靠谱的解决方式：

• 显式传入自定义二元函数：就像示例里的lambda写法，或者也可以直接写个简单的函数对象：

  struct VectorAdd {
      vector<int> operator()(const vector<int>& a, const vector<int>& b) const {
          return a + b;
      }
  };
  
  // 调用时
  vector<int> s = accumulate(vv.begin() + 1, vv.end(), vv[0], VectorAdd());
  

• 改用普通函数实现向量加法：放弃重载operator+，直接写一个全局函数，然后在accumulate里调用：

  vector<int> add_vectors(const vector<int>& a, const vector<int>& b) {
      vector<int> c;
      transform(a.begin(), a.end(), b.begin(), back_inserter(c), plus());
      return c;
  }
  
  // 调用时
  vector<int> s = accumulate(vv.begin() + 1, vv.end(), vv[0], add_vectors);
  

注意：不要把自定义的operator+放进std命名空间，这属于修改标准库命名空间，是C++标准未定义的行为，可能引发各种未知问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者chaosink