如何在不调用成员函数的情况下向C++对象传递模板参数？

我可以向对象的成员函数传递模板参数，但无法直接传递给对象本身，这是否可行？我希望实现的效果是让log<2>与log.Tag<2>的行为完全一致。

以下是我的代码：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Logger {
public:

    Logger& operator()(int t) {
        cerr << "(tag " << t << ") ";
        return *this;
    }

    Logger& operator<<(const string &s) {
        cerr << s << endl;
        return *this;
    }

    template<int t> Logger& Tag() {
        cerr << "(tag " << t << ") ";
        return *this;
    }

    Logger() {}

    template<int t> Logger() {
        cerr << "(tag " << t << ") ";
    }
};

int main() {
    {
        Logger log;
        log(2) << "World";
        log(3) << "World";
        log.Tag<2>() << "Template 1";
        log<2> << "Template 2";        // <-- error
    }
}

GCC 13.2的错误信息：

error: invalid operands to binary expression ('Logger' and 'int')
        log<2> << "Template 2";
        ~~~^~

问题原因 #

编译器将log<2>解析成了小于运算符表达式（log < 2），而非你期望的“向对象传递模板参数”。这是因为：

• <>语法仅能用于模板名（类模板、函数模板、成员模板函数），不能直接用于已实例化的普通对象。
• 你的Logger类并非模板类，log是一个具体的对象实例，编译器无法将log<2>识别为模板参数传递操作。

可行解决方案 #

直接实现log<2>这种语法在C++中是不允许的，但可以通过以下方式达到等价效果：

1. 继续使用成员模板函数（推荐）
   你已经实现的log.Tag<2>()是完全符合C++语法的标准写法，无需额外改动，行为和你期望的完全一致。

2. 重载模板版operator()（可选）
   如果想要更贴近函数调用的写法，可以添加一个接收编译期常量的模板版operator()：

#include <type_traits> // 需要包含这个头文件

// 在Logger类中添加
template<int t>
Logger& operator()(std::integral_constant<int, t>) {
    cerr << "(tag " << t << ") ";
    return *this;
}

调用方式：

log(std::integral_constant<int, 2>{}) << "Template 2";

不过这种写法比Tag<2>()更冗长，实用性不如前者。

3. 将Logger改为模板类（不推荐，不符合原有需求）
   如果允许每个标签对应不同的Logger类型，可以将类改为模板：

template<int Tag = 0>
class Logger {
public:
    Logger() {
        if constexpr (Tag != 0) {
            cerr << "(tag " << Tag << ") ";
        }
    }

    template<int t>
    Logger<t> tag() {
        return Logger<t>{};
    }

    Logger& operator<<(const string& s) {
        cerr << s << endl;
        return *this;
    }
};

调用方式：

Logger<> log;
log.tag<2>() << "Template 2";

但这种方式会创建新的Logger<2>对象，和你原有代码中复用同一个log对象的逻辑不符。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Pietro