为何在命名空间类中使用date.h的operator<<输出system_clock会编译失败？

问题复现代码 #

#include <iostream>
#include <chrono>
#include "date.h"

namespace NS
{
    class C {};

    std::ostream &operator<<(std::ostream &o, const C &di)
    {
        using namespace date;
        using namespace std::chrono;
        std::cout << ::std::chrono::system_clock::now();
        return o;
    }
}

编译错误：

<source>:8250:19: error: invalid operands to binary expression ('std::ostream' (aka 'basic_ostream<char>') and 'std::chrono::system_clock::time_point' (aka 'time_point<std::chrono::system_clock, duration<long, ratio<1, 1000000000>>>'))
        std::cout << ::std::chrono::system_clock::now();

注：如果将类和运算符移出命名空间，或者将运算符函数改名为SomeMethod，代码可正常编译。

问题原因 #

这是C++名称查找与参数依赖查找（ADL）交互的特殊情况：

1. 当你在NS命名空间中定义了operator<<(std::ostream&, const C&)后，在该函数内部调用<<运算符时，普通名称查找会优先找到NS内的这个operator<<——即使它的参数和当前调用不匹配，也会被纳入候选集。
2. date库的time_point输出运算符定义在date命名空间中，而ADL只会查找与参数类型直接关联的命名空间（这里是std（对应std::ostream）和std::chrono（对应time_point）），不会自动找到date命名空间的重载。
3. 虽然你用using namespace date;将date的名称引入了函数作用域，但由于当前函数本身就是operator<<，编译器在重载决议时，会被NS内的非模板operator<<干扰，无法正确匹配date的模板operator<<。

而当你移除命名空间包裹，或者将函数改为非运算符函数时，普通名称查找不会优先找到不匹配的operator<<，因此能正确解析date库的重载。

解决方法 #

方法1：显式引入date的operator<< #

在函数内部用using date::operator<<;代替using namespace date;，直接将date的输出运算符引入当前作用域：

std::ostream &operator<<(std::ostream &o, const C &di)
{
    using date::operator<<;
    using namespace std::chrono;
    std::cout << ::std::chrono::system_clock::now();
    return o;
}

方法2：显式调用date的operator<< #

直接指定命名空间调用，避免名称查找歧义：

std::ostream &operator<<(std::ostream &o, const C &di)
{
    using namespace date;
    using namespace std::chrono;
    date::operator<<(std::cout, ::std::chrono::system_clock::now());
    return o;
}

方法3：将using namespace date;移到命名空间级别 #

把using namespace date;放在NS命名空间内部，让date的运算符在整个NS命名空间内可见：

namespace NS
{
    using namespace date;
    class C {};

    std::ostream &operator<<(std::ostream &o, const C &di)
    {
        using namespace std::chrono;
        std::cout << ::std::chrono::system_clock::now();
        return o;
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Spongman