为什么cv::Mat对象可直接用std::cout输出？Mat类源码未见相关重载

你查Mat类源码找不到对应流式输出重载，完全是OpenCV的代码组织方式结合C++规则的认知偏差共同导致的，和实现逻辑没有关系：

• 类的流式输出重载不需要定义在类内部。按照C++的通用实现惯例，所有操作std::ostream的重载运算符，基本都是以非成员全局函数的形式存在的——因为左操作数是ostream，根本不可能是自定义类的成员，OpenCV的Mat流式输出实现也完全遵循这个惯例。
• OpenCV的头文件拆分很容易造成查找误区。你大概率只翻了mat.hpp这个存放Mat类核心结构、构造函数、成员方法的头文件，但是Mat对应的operator<<重载声明，实际存放在同core模块下的operations.hpp里。OpenCV把所有和Mat相关的通用格式化、矩阵批量操作的逻辑，没有全部耦合到Mat类的核心定义中，而是单独拆分到了通用操作头文件里，自然不会在Mat类的内部成员列表里找到相关实现。

按照C++的实参依赖查找（ADL）规则，编译器处理cout << M代码时，会在实参M所属的cv命名空间下搜索匹配的operator<<函数，刚好就能匹配到OpenCV定义的全局重载：
std::ostream& operator << (std::ostream& out, const cv::Mat& m)
这个匹配过程完全不需要Mat类提供成员版本的<<重载。
很多开发者都踩过的坑可以反过来佐证：如果只引入OpenCV的图片读写、GUI相关头文件，没有引入core模块下对应operations的相关头文件，哪怕Mat类的定义完全正常，cout << Mat对象也会直接触发“找不到匹配运算符”的编译报错——这也能说明这个重载是独立的非成员实现，不是Mat类固有的成员能力。

你提到的官方示例代码：

Mat M(2,2, CV_8UC3, Scalar(0,0,255));
cout << "M = " << endl << " " << M << endl << endl;

能正常运行，本质就是走了上面说的全局重载匹配逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Danil Hu