C++0x 右值引用模板参数推导

Posted 2023-02-16

【中文标题】C++0x 右值引用模板参数推导

【英文标题】：C++0x rvalue reference template argument deduction

【发布时间】：2010-10-27 13:49:15

【问题描述】：

鉴于GMan's 美味邪恶auto_cast 实用函数炮制here，我一直试图弄清楚为什么当我试图从右值auto_cast 时它不能为我编译（在MSVC 上10.0)。

这是我正在使用的代码：

template <typename T>
class auto_cast_wrapper : boost::noncopyable

  public:
    template <typename R>
    friend auto_cast_wrapper<R> auto_cast(R&& pX);

    template <typename U>
    operator U() const
    
      return static_cast<U>( std::forward<T>(mX) );
    

  private:
    //error C2440: 'initializing': cannot convert from 'float' to 'float &&'
    auto_cast_wrapper(T&& pX) : mX(pX)  

    T&& mX;
;

template <typename R>
auto_cast_wrapper<R> auto_cast(R&& pX)

  return auto_cast_wrapper<R>( std::forward<R>(pX) );


int main()

  int c = auto_cast( 5.0f );  // from an rvalue

尽我所能，我尝试遵循 C++0x 引用折叠规则和here 概述的模板参数推导规则，据我所知，上面给出的代码应该可以工作。

回想一下，在 0x 之前的 C++ 中，不允许对引用进行引用：像 A& & 之类的东西会导致编译错误。相比之下，C++0x 引入了以下引用折叠规则：

A&&变成A& A& && 变成 A& A&& & 变成 A& A&& && 变为 A&&

第二条规则是一个特殊的模板参数推导规则，用于通过对模板参数的右值引用获取参数的函数模板：

template<typename T>  
void foo(T&&);

这里适用以下规则：

当在 A 类型的左值上调用 foo 时，T 解析为 A&，因此，根据上面的引用折叠规则，参数类型实际上变为 A&。 当在 A 类型的右值上调用 foo 时，T 解析为 A，因此参数类型变为 A&&。

现在，当我将鼠标悬停在对auto_cast( 5.0f ) 的调用上时，工具提示正确地将其返回值显示为auto_cast_wrapper<float>。这意味着编译器正确地遵循了规则 2：

当在 A 类型的右值上调用 foo 时，T 会解析为 A。

既然我们有一个auto_cast_wrapper<float>，构造函数应该实例化一个float&&。但是错误消息似乎暗示它实例化了一个float的值。

这是完整的错误消息，再次显示 T=float 正确但 T&& 参数变为 T？

 main.cpp(17): error C2440: 'initializing' : cannot convert from 'float' to 'float &&'
     You cannot bind an lvalue to an rvalue reference
     main.cpp(17) : while compiling class template member function 'auto_cast_wrapper<T>::auto_cast_wrapper(T &&)'
     with
     [
         T=float
     ]
     main.cpp(33) : see reference to class template instantiation 'auto_cast_wrapper<T>' being compiled
     with
     [
         T=float
     ]

有什么想法吗？

【问题讨论】：

你有没有机会把问题集中一点？与其将编辑内容作为单独的段落放在底部，不如将它们编辑到问题本身。作为读者，我不需要知道您将内容附加到问题的顺序，我只想阅读问题的最佳版本。如果您想自己发布答案，请将其作为实际答案，而不是作为问题底部的另一段。事实上，如果我什至想知道这个问题是关于什么的，我就必须阅读大量的文本和代码。

@jalf：是的，对不起，jalf。我不想创建单独的答案，因为 DeadMG 已经正确回答了。我想我只是认为我这样做是不礼貌的，尽管我认为对它的一些澄清不会让其他人在未来读到这篇文章。额外的问题可能应该是一个完全独立的问题，因为它与原始问题没有真正的关系。

在 SO 上，对已经回答的问题发布新的、更好的答案并没有错。如果您对此感觉不好，请接受 DeadMG 的回答，但在其下方发布您自己的回答。 :)

@jalf：好的，我创建了一个单独的答案并将其恢复为原始问题。还是有点长，但说明了我的谬误思路。

【参考方案1】：

您忘记将 std::forward T&& 参数传递给 auto_cast_wrapper 构造函数。这打破了转发链。编译器现在发出警告，但它似乎工作正常。

template <typename T>
class auto_cast_wrapper

  public:
    template <typename R>
    friend auto_cast_wrapper<R> auto_cast(R&& pX);

    template <typename U>
    operator U() const
    
      return static_cast<U>( std::forward<T>(mX) );
    

  private:
    //error C2440: 'initializing': cannot convert from 'float' to 'float &&'
    auto_cast_wrapper(T&& pX) : mX(std::forward<T>(pX))  

    auto_cast_wrapper(const auto_cast_wrapper&);
    auto_cast_wrapper& operator=(const auto_cast_wrapper&);

    T&& mX;
;

template <typename R>
auto_cast_wrapper<R> auto_cast(R&& pX)

  return auto_cast_wrapper<R>( std::forward<R>(pX) );


float func() 
    return 5.0f;


int main()


  int c = auto_cast( func() );  // from an rvalue
  int cvar = auto_cast( 5.0f );

  std::cout << c << "\n" << cvar << "\n";
  std::cin.get();

打印一对五。

【讨论】：

那么你的意思是构造函数应该是auto_cast_wrapper(T&& pX) : mX(std::forward<T>(pX))？我认为你是对的，这是有道理的。但现在我认为它表现出未定义的行为。我认为在转换运算符被触发之前，文字超出了范围。所以这似乎无论如何都不能从右值工作？

@dvide：我用一些右值对其进行了测试——例如，由函数的值返回——它似乎有效。

@DeadMG：你的警告是什么？在什么编译器上？我收到警告：引用成员被初始化为一个临时的，在构造函数退出后不会持续存在。当我测试它时，c 的值被搞砸了。鉴于它在技术上未定义，它可能只是看起来有效？

@DeadMG：正如我所说，我也在 MSVC10 上。我相信警告是正确的，不应该因为它似乎在您的计算机上工作而被忽略。完全相同的代码在调试模式下为我打印一对垃圾数字，在发布模式下为我打印一对五。

我会接受这一点，因为它确实回答了原始问题，但我已经扩展了我的问题，并就这种潜在的未定义行为进行了跟进。

【参考方案2】：

很抱歉发布未经测试的代码。 :)

DeadMG 是正确的，该参数也应该被转发。我相信警告是错误的，MSVC 有一个错误。从电话中考虑：

auto_cast(T()); // where T is some type

T() 将持续到完整表达式的末尾，这意味着 auto_cast 函数、auto_cast_wrapper 的构造函数和用户定义的转换都引用了一个仍然有效的对象。

（由于包装器除了转换或破坏之外不能做任何事情，它不能比传递给auto_cast的值长。）

我修复的可能是让成员只是一个T。不过，您将进行复制/移动，而不是直接投射原始对象。但也许随着编译器优化它消失了。

---

不，转发不是多余的。它维护了我们自动转换的值类别：

struct foo

    foo(int&)  /* lvalue */ 
    foo(int&&)  /* rvalue */ 
;

int x = 5;
foo f = auto_cast(x); // lvalue
foo g = auto_cast(7); // rvalue

---

如果我没记错的话，转换运算符不应该（当然不需要）标记为const。

【讨论】：

感谢 GMan。我不知道它应该持续到整个表达式的结尾。这就说得通了。我想这只是一个错误。并感谢完美的转发澄清。这很酷。

@dvide：没有问题。不要承诺 100% 这是一个错误，但我很确定。它仍然只是一个参考（如const& 版本），只能是左值或右值，所以我认为它应该是相同的。感谢您查看。

是的，我对两个版本之间临时性的终生不一致感到有些困惑。据我所知，它们应该是相同的，但我仍然习惯于对引用进行右值，所以我非常谨慎地避免得出任何结论 =)

【参考方案3】：

它不编译的原因与它不编译的原因相同：

float rvalue()  return 5.0f 

float&& a = rvalue();
float&& b = a; // error C2440: 'initializing' : cannot convert from 'float' to 'float &&'  

由于a 本身是一个左值，它不能绑定到b。在auto_cast_wrapper 构造函数中，我们应该再次在参数上使用std::forward<T> 来解决这个问题。请注意，我们可以在上面的特定示例中只使用std::move(a)，但这不会涵盖也应该与左值一起使用的通用代码。所以auto_cast_wrapper 构造函数现在变成了：

template <typename T>
class auto_cast_wrapper : boost::noncopyable

  public:
    ...

  private:
    auto_cast_wrapper(T&& pX) : mX( std::forward<T>(pX) )  

    T&& mX;
;

不幸的是，现在这似乎表现出未定义的行为。我收到以下警告：

警告 C4413: 'auto_cast_wrapper::mX' : 引用成员被初始化为在构造函数退出后不会持续存在的临时对象

在触发转换运算符之前，文字似乎超出了范围。虽然这可能只是 MSVC 10.0 的编译器错误。从 GMan's answer 开始，临时的生命周期应该一直持续到完整表达式的结尾。