operator<<重载需const参数编译：后置++输出报错原因解析

编译下述重载std::ostream的operator<<代码时，执行后置递增的控制台输出语句会触发编译错误，错误信息如下：

error: no match for 'operator<<' (operand types are 'std::ostream' {aka 'std::basic_ostream'} and 'Digit')

已知将operator<<的第二个参数改为const Digit&即可解决该错误，以下是原因解析：

相关代码 #

class Digit
{
private:
    int m_digit;
public:
    Digit(int digit=0)
        : m_digit{digit}
    {
    }

    Digit& operator++(); // 前置递增无参数
    Digit operator++(int); // 后置递增带int参数

    friend std::ostream& operator<< (std::ostream& out, /*const*/ Digit& d);
};

// 无参数：前置operator++
Digit& Digit::operator++()
{
    // 数字为9时循环到0，否则自增
    if (m_digit == 9)
        m_digit = 0;
    else
        ++m_digit;

    return *this;
}

// int参数：后置operator++
Digit Digit::operator++(int)
{
    // 创建临时对象保存当前值
    Digit temp{*this};

    // 调用前置递增修改当前对象
    ++(*this);

    // 返回保存的旧值（临时对象）
    return temp;
}

std::ostream& operator<< (std::ostream& out, /*const*/ Digit& d)   // 取消const注释即可正常编译
{
    out << d.m_digit;
    return out;
}

int main()
{
    Digit digit(5);

    std::cout << digit;
    std::cout << ++digit; // 调用Digit::operator++();
    std::cout << digit++; // 调用Digit::operator++(int);   // 此行编译失败
    std::cout << digit;

    return 0;
}

错误原因解析 #

核心逻辑是C++不允许临时对象绑定到非const左值引用：

• 前置递增++digit返回的是Digit&（左值引用），指向原对象本身，属于可修改的左值，能直接匹配operator<<的Digit&参数，因此编译正常。
• 后置递增digit++返回的是一个临时Digit对象（代码中返回的temp是局部对象，返回时会生成临时拷贝），临时对象属于右值。根据C++规则，右值无法绑定到非const的左值引用，编译器找不到能接收Digit临时对象的operator<<重载，因此抛出"无匹配运算符"的错误。
• 当把operator<<的参数改为const Digit&时，const左值引用允许绑定到右值（包括临时对象），此时operator<<可以接收后置递增返回的临时对象，编译即可通过。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者GoonerZaid