为啥标准不将模板构造函数视为复制构造函数？

Posted 2023-02-18

【中文标题】为啥标准不将模板构造函数视为复制构造函数？

【英文标题】：Why doesn't the standard consider a template constructor as a copy constructor?为什么标准不将模板构造函数视为复制构造函数？

【发布时间】：2019-09-14 16:27:57

【问题描述】：

这里是复制构造函数的定义，[class.copy.ctor/1]：

类 X 的非模板构造函数是复制构造函数，如果它的第一个参数是类型 X&、const X&、volatile X& 或 const volatile X&，并且要么没有其他参数，要么所有其他参数都有默认参数 ( [dcl.fct.default]）。

为什么标准排除模板作为复制构造函数？

在这个简单的例子中，两个构造函数都是拷贝构造函数：

struct Foo 
    Foo(const Foo &); // copy constructor
    Foo(Foo &);       // copy constructor
;

看这个类似的例子：

struct Foo 
     Foo() = default;

     template <typename T>
     Foo(T &) 
         printf("here\n");
     
;

int main() 
    Foo a;
    Foo b = a;

在本例中，here 将被打印。所以看起来我的模板构造函数是一个复制构造函数，至少它的行为像一个（它是在通常调用复制构造函数的上下文中调用的）。

为什么文中有“非模板”的要求？

【问题讨论】：

注意：我注意到Foo b = a 实例化并调用Foo::Foo<Foo>(Foo&)。它可能宁愿调用隐式声明的复制构造函数。

如果你 Foo c = std::move(a); 会发生什么？

@Caleth 不错的测试：coliru.stacked-crooked.com/a/cff8c0b034585446 没有打印任何内容（gcc 中继）

“复制构造函数”具有特殊状态。它不仅仅是任何可用于复制的旧构造函数。

@sebrockm：标准规定了拷贝构造函数是什么。它定义了，如果构造函数是非模板的，并且具有特定的参数，那么它是一个复制构造函数。所有其他构造函数都不是复制构造函数。

【参考方案1】：

让我们先暂时搁置模板。如果一个类没有声明复制构造函数，则会生成一个隐式默认的构造函数。它可能被定义为删除，但它仍然是默认的。

成员模板不是成员函数。成员仅在需要时从它实例化。

那么编译器如何仅从类定义中知道是否需要使用T = Foo 进行特化呢？它不能。但这正是它需要决定如何处理隐式默认复制构造函数（AND 移动构造函数）的潜在需求的基础。这变得一团糟。

最简单的方法是排除模板。无论如何，我们总会有一些复制构造函数，默认情况下它会做正确的事情^TM，并且会受到重载决议的青睐，因为它不是从模板实例化的。

【讨论】：

那么您对 ​​Q 中显示的程序中的 g++ 和 clang++ 打印“here”有何看法？

所以基本上你说这是因为规则：“如果类定义没有显式声明复制构造函数，则隐式声明非显式构造函数”。而且我们仍然期望定义通常的隐式复制构造函数，无论模板构造函数如何。是的，这似乎是解释。

@YSC - 老实说？对我来说感觉就像一个错误。我目前无法进行更多实验来对此发表更多评论。这是我手机上的。

@YSC- 或者......默认的有一个 const 限定参数，而模板没有。所以这是一个更好的匹配。 T const & 还会发生这种情况吗？

@YSC：是打印出来的，因为传递的参数不是const，所以模板比隐式匹配更好。但是（对我来说）不将模板专业化称为复制构造函数是令人困惑的。但是标准这样做是因为 StoryTeller 的解释。至少，这是一个明智的解释

【参考方案2】：

为什么文中有“非模板”的要求？

鉴于它是不同的，复制构造函数可以是模板。在存在复制构造函数模板的情况下，非复制构造函数怎么可能不模棱两可？考虑一下：

struct Foo 
   // ctor template: clearly useful and necessary
   template <typename T>
      Foo(const T&) 

   // copy ctor: same signature! can't work
   template <typename T>
      Foo(const T &) 
;

此外，从不是Foo 的对象构造Foo 可以通过转换或普通构造来实现，但是允许从非Foo 对象进行复制构造会改变复制到复制，包括转换。但这已经可以用现有的方案（转换或非复制构造）来实现。

在本例中，here 将被打印。所以看来我的模板构造函数是一个拷贝构造函数

您展示的示例不调用复制构造，而是调用普通的隐式构造。如果将构造函数模板更改为

template <typename T>
Foo(const T &) 
//  ^^^^^
    printf("here\n");

然后Foo b = a; 导致编译器生成的复制构造函数被调用。请注意，编译器生成的复制 ctor 具有以下签名：

Foo(const Foo&);

这需要在Foo b = a; 中将const 限定符添加到a。您的 sn-p 中的原始构造函数模板 Foo(T&) 更匹配，因为没有添加 const-qualifier。

【讨论】：

啊，是的！事实上，整个 const 与非常量的事情。 +1

我不明白你回答的第一部分。您是否打算将template 用于两个构造函数？我认为合乎逻辑的是，如果构造函数专用于T=Foo，那么它就是一个复制构造函数。

template 都是有意的，我试图指出，如果你有一个普通的 ctor 模板（因为它很有用），但你还需要为你的类实现复制构造函数（因为它管理资源），它们不能共存，但它们也不能是一个实体，因为它们服务于不同的目的。诚然，我明白你的意思，但现实情况是你有一个通用的 ctor 模板，当用Foo 实例化时，它会做正确的事情？我需要专门化它，这不过是非模板复制ctor，对吧？

@lubgr：对不起，我的意思是“用T=Foo 实例化”（所以不是明确的专业化）。在阅读 SO 中的答案后，我最近对这些术语感到困惑。我想我需要阅读这方面的标准（我记得我们称之为实例化，标准称为隐式（已实例化）专业化）。

【参考方案3】：

复制构造函数的形式为 X(X& ) 或 (X const&)，如果您自己没有声明，编译器将为您提供它。如果您使用模板类，非模板可能会出现在这里。

假设有一个具有模板复制构造函数的模板类。问题是，当您使用该类的另一个具有相同模板类型的实例来实例化该类时，您的模板复制构造函数将不会被调用。

问题不在于您的复制构造函数模板不匹配。问题是隐式复制构造函数不是函数模板，在重载决议方面，非模板优先于模板特化。

来源：C++ template copy constructor on template class