C++编译器是如何查找并匹配运算符重载函数的？

1. 这类运算符重载不能随意放置，仅支持两类合法位置 #

• 作为全局非成员函数，放在Date类所属的同一命名空间下：这是最普遍的实现方式，你给出的代码示例就属于这类。需要注意的是，该函数的声明必须出现在调用位置之前，否则会触发编译错误，因此通常我们会将函数声明写在Date类的头文件中，具体实现放在对应的源文件内。
• 作为Date类的友元函数直接定义在类内部：这种写法等价于在Date类所属的同一命名空间下声明了该全局函数，调用规则和第一种完全一致。

禁止放置的位置：不能作为Date类的成员函数（成员函数的第一个隐含参数是this指针，会要求左操作数为Date对象，不符合cout << date的使用习惯）；也不能放在与Date类、std命名空间无关的其他命名空间下，否则查找逻辑无法定位到该函数。

2. C++对该运算符的查找、编译、调用流程 #

C++对运算符重载的查找遵循**实参依赖查找（ADL，又称Koenig查找）**规则，具体执行流程如下：

• 当编译器遇到cout << date_obj这类表达式时，会先将其转换为等价的函数调用形式operator<<(cout, date_obj)
• 第一步执行普通名字查找：在当前作用域、外层作用域遍历所有名为operator<<的函数，筛选出参数数量匹配的候选函数
• 第二步触发ADL查找：自动到两个实参所属的命名空间中继续查找候选，一个是cout所属的std命名空间，另一个是date_obj所属的Date类的命名空间，这也是要求将重载放在Date类同命名空间下的核心原因
• 对所有候选函数执行重载决议：匹配参数类型，选出最合适的重载，如果你定义的重载第二个参数为const Date&，刚好和传入的Date对象类型匹配，就会被选中
• 最后编译器会校验选中函数的返回值类型，你定义的函数返回ostream&，刚好支持cout << a << b这类链式调用，完全符合语法要求，即可正常编译生成对应的函数调用代码

如果该重载的声明没有出现在调用位置之前，哪怕你在其他源文件中实现了该函数，编译阶段也会因找不到匹配的候选函数报错，不会等到链接阶段再处理。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Joe Smith