Форум

Этот вопрос я встретил на одном форуме, на котором там же и ответил. Но я решил продублировать здесь этот вопрос и дать более полный ответ на него, так как это познавательно.
Итак, что будет выведено на консоль в результате выполнения предложения

std::cout << std::cout;

На первый взгляд такая запись вообще выглядет бессмысленной, и кто-то даже может предположить, что возникнет ошибка компиляции. Каково же будет его удивление, когда он обнаружит, что код компилируется!

Мы настолько привыкли использовать перегруженный оператор << для вывода на консоль фундаментальных типов или определеннных пользователем типов данных, что предполагаем, что в правой части этого выражения могут присутствовать только такие объекты указанных типов. Например,

int x = 5; 
 char c = 'A"; 
 char a[] = "An array."; 
 std::cttring s( "A string." ); 
  
 std::cout << x << ", " << c << ", " << a << ", " << s << std::endl;

И даже сами часто определяем свои оператор-функции перегрузки оператора << для собственных типов. Например,

#include <iostream> 
  
 struct Point 
 { 
    Point() : x( 0 ), y( 0 ) {} 
    Point( int x, int y ) : x( x ), y( y ) {} 
    int x; 
    int y; 
 }; 
   
 std::ostream & operator <<( std::ostream &os, const Point &rhs ) 
 { 
    return ( os << "< " << rhs.x << ", " << rhs.y << " >" ); 
 } 
  
 int main() 
 { 
    Point p( 10, 20 ); 
  
    std::cout << p << std::endl; 
 }

Но какой смысл имеет ниже приведенный оператор?!

std::ostream & operator <<( std::ostream &os, const std::ostream &rhs );

Очевидно, что такого объявления в стандартной библиотеки С++ нет. Тогда что происходит, когда мы пишем std::cout << std:;cout, почему компилируется код ?

Когда компилятор встречает такое выражение, то он начинает искать подходящую оператор-функцию. Так как в глобальном пространстве имен такой функции нет, то компилятор осуществляет поиска в тех пространствах имен, к которым принадлежат аргументы. В данном случае таким пространством имен будет стандартное пространство имен std:: .

В этом пространстве имен определено много таких операторов-функций для перегруженного оператора << . Но ни один из них не имеет в качестве второго параметра параметр с типом std::ostream. Тогда компилятор ищет функции преобразования, которые позволят преобразовать объект std::ostream в объект, для типа которого определен перегруженный оператор <<. И такая функция находится! В классе std::basic_ios, который является базовым для класса std::ostream есть оператор-функция преобразования типа в void *. Мы часто пользуемся этой функцией, даже не задумываясь, что именно она используется, например, в конструкциях, подобных следующей:

std::vector<int> v; 
 int x; 
  
 while ( std::cin >> x ) v.push_back( x );

Здесь правда вместо std::ostream используется объект std::cin, принадлежащий типу std::istream, но суть не меняется, так как для обоих типов определена данная оператор-функция преобразования в void *.

А для типа void * в классе std::ostream определена оператор-функция для оператора <<.

Итак, когда имеется предложение вида std::cout << std::cout;, то компилятор неявно преобразует правый объект std::cout в объект типа void *, а далее использует оператор-функцию << для вывода объекта void *.

Казалось бы на этом можно поставить точку. Но действительно ли мы можем сказать, что выведется на консоль? Увы, мы не можем это сказать, даже зная то, какие функции вызываются! Дело в том, что стандарт не оговаривает, какое значение должна возвращать оператор-функция преобразования в тип void *. Например, компилятор Borland C++ Builder 5.0 в случае отсутствия ошибки в потоке возвращает значение ( void * ) 1. В то время как, например, компилятор MS VC++ 2010 возвращает ( void * ) this.

Но я вас удивлю еще больше, когда скажу. что может быть вообще ничего не выведено на консоль! Дело в том, что значение, возвращаемое оператор-функцией void *, зависит от состояния потока! Если при работе потока произошли ошибки, или, например, был достигнут конец потока (состояние eof), то эта оператор-функция преобразования в тип void * возвращает null.
Вот как эта оператор-функция выглядет в MS VC++ 2010

operator void *() const 
 { 
    return ( fail() ? 0 : ( void * )this ); 
 }

А перед выводом в поток, всегда проверяется состояние потока. И если поток содержит ошибки, то вывод игнорируется.

Поэтому в общем случае вы не только не можете сказать, какое значение будет выведено на консоль при выполнении предложения std::cout << std::cout;, но даже не сможете сказать, а будет ли вообще что-то выведено!

В качестве подтверждения сказанного можете запустить следующий тестовый пример

#include <iostream> 
  
 int main() 
 { 
    std::cout << std::cout;   // вывод результата преобразования std:;cout в void * 
  
    std::cout.setstate( std::ios_base::badbit ); 
    std::cout << std::cout;   // отсутствия вывода 
    std::cout.clear(); 
 }