前几天在回答问答栏目的问题时,犯了一个错误,本文章是关于错误原因的分析。

我将问题中的程序简化为以下代码:

#include <iostream>

int main() {
    std::string input;
    while (std::cin >> input) {
        std::cout << input << std::endl;
    }
}

当时我认为while循环会一致循环下去,因为>>操作符的重载是这样的:

clipboard.png

总是返回basic_istream的引用,因为不为空,所以转换成true。可转念一想,以前我也这么写过,而且很多人也这么写,应该理解有误,故重新审视这个问题。

std::cin >> input控制着循环的执行,下面按表达式执行顺序分两步说明:

第一步:提取操作符重载

如上图所示,>>操作符将字符串读入input之后,会返回basic_istream的引用。这个引用是非空的,如果仅仅到这一步,肯定会返回true的。然而,C++的标准库做了一个特殊处理,进入下一步。

第二步:转换操作符重载

cin<iostream>声明如下:
extern std::istream cin;
且,istreambasic_istream<char>的别名,所以cin实际上也继承了基类basic_istream<>的成员和成员函数。

而,basic_istream有关于转换操作符的重载:

clipboard.png

如果输入流没有错误,第一个函数(C++11之前的版本)会返回非NULL指针(在while里又再次转换为true),第二个函数会返回true

当然我们可以用以下的测试程序验证我们的结论,我们手工用setstate函数设置了输入流的状态:

#include <iostream>

int main() {
    std::string input;
    while (std::cin >> input) {
        std::cout << input << std::endl;
        std::cin.setstate(std::ios_base::failbit);
    }
}

这个时候,循环结束。所以,whilestd::cin >> input的返回是跟流的状态相关的。

综上,之所以犯错,主要是因为第二步的转换操作符“作祟”,C++的隐式转换在某种程度上会带来理解的成本,使用时要加倍小心。

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