如何合并代码完全相同的多个C++容器输出模板函数？

你之前的两种写法报错分别是语法问题和重载匹配冲突问题，下面给出两种可直接运行的实现方案： #

问题原因说明 #

• 第一种写法template<typename C, typename T> ostream& operator<<(ostream& os, const C<T>& dt)报错是因为C属于模板模板参数，需要显式声明为模板参数，语法不正确
• 第二种写法template<typename C> ostream& operator<< (ostream& os, const C& dt)泛化程度过高，会和所有类型的输出重载匹配，产生冲突
  另外你当前代码里的pair的operator<<重载没有返回os，属于未定义行为，会导致运行异常，需要补上返回值。

方案1：兼容C++11及以上版本（SFINAE实现） #

我们通过SFINAE限制重载只匹配「有迭代器、不是字符串、不是pair」的STL容器：

#include <type_traits>
#include <iterator>

// 辅助trait：判断类型是不是STL容器（排除string和pair）
template <typename T>
struct is_stl_container {
private:
    template <typename U>
    static auto test(int) -> decltype(std::begin(std::declval<U>()), std::end(std::declval<U>()), std::true_type());
    template <typename>
    static auto test(...) -> std::false_type;
public:
    static constexpr bool value = decltype(test<T>(0))::value 
                                && !std::is_same<T, std::string>::value
                                && !std::is_same<T, std::wstring>::value;
};

// pair的输出重载，记得补返回os
template <typename T, typename V>
ostream& operator<<(ostream& os, const pair<T, V>& p)
{
    os << "(" << p.first << "," << p.second << ")";
    return os;
}

// 通用STL容器输出重载
template <typename C>
typename std::enable_if<is_stl_container<C>::value, ostream&>::type 
operator<<(ostream& os, const C& dt)
{
    os << "{";
    if (!dt.empty()) {
        auto it = dt.begin();
        os << *it;
        ++it;
        for (; it != dt.end(); ++it) {
            os << "," << *it;
        }
    }
    os << "}";
    return os;
}

这个实现可以自动适配vector、set、map、unordered_map、list等所有标准STL容器，同时不会和字符串、基本类型、pair的输出重载冲突，而且修复了你原来空容器调用preEnd--的越界问题。 #

方案2：C++20及以上版本（Concept实现，更简洁） #

如果你使用C++20及以上标准，可以用Concept简化判断逻辑：

#include <concepts>

template <typename T>
concept StlContainer = requires(T t) {
    std::begin(t);
    std::end(t);
} && !std::same_as<T, std::string> && !std::same_as<T, std::wstring>;

// pair的输出重载同上
template <typename T, typename V>
ostream& operator<<(ostream& os, const pair<T, V>& p)
{
    os << "(" << p.first << "," << p.second << ")";
    return os;
}

template <StlContainer C>
ostream& operator<<(ostream& os, const C& dt)
{
    os << "{";
    if (!dt.empty()) {
        auto it = dt.begin();
        os << *it;
        ++it;
        for (; it != dt.end(); ++it) {
            os << "," << *it;
        }
    }
    os << "}";
    return os;
}

替换完上面的代码，你原来的dbg宏不需要做任何修改，就可以正常输出所有STL容器类型的内容。 #

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jeff