函数模板和“正常”函数之间奇怪的不一致

Posted 2023-02-22

【中文标题】函数模板和“正常”函数之间奇怪的不一致

【英文标题】：Strange inconsistency between function template and "normal" function

【发布时间】：2019-07-11 17:45:59

【问题描述】：

我有两个几乎相同的函数（除了其中一个是模板）：

int* bar(const std::variant<int*, std::tuple<float, double>>& t)

    return std::get<0>(t);

template <typename... Args>
int* foo(const std::variant<int*, std::tuple<Args...>>& t)

    return std::get<0>(t);

然后，它们是这样使用的：

foo(nullptr);
bar(nullptr);

第二个编译并返回 (int*)nullptr，但第一个没有（在 Visual Studio 2019 中使用 C++17 给出错误 foo: no matching overload found）。为什么？为什么将此函数设为模板会导致它停止编译？

像下面这样使用foo 也无济于事，因此无法推断出Args 可能不是问题：

foo<>(nullptr);

相反，以下方法确实有效：

foo(std::variant<int*, std::tuple<>>(nullptr));

是否有可能以某种方式避免需要写这么长的方式？

【问题讨论】：

模板不进行转换。 nullptr 不是 variant<...>

@Barry 你的意思是标准规定在函数模板中禁止隐式转换吗？

模板尝试匹配您提供的类型。他们不会尝试扩展为与接受您的论点兼容的其他内容。在这种情况下，即使它确实允许此类转换，使用 nullptr 调用模板仍然会失败，因为无法推断出 Args... 应该包含什么类型。

@ChrisUzdavinis foo<>(nullptr); 也不起作用，尽管 Args 是已知的。

@YanB。显然，在这种情况下它是未知的。 foo<>表示at least在Args中有0个类型，没有任何意义。

【参考方案1】：

显然，如果函数参数的类型依赖于必须推导的模板参数（因为它未在 <...> 中指定），则在将参数传递给该参数时不会应用隐式转换。

Source:

不参与模板实参的函数参数 推论（例如，如果相应的模板参数是明确的 指定) 会隐式转换为 相应的函数参数（如通常的重载 分辨率）。

可以扩展显式指定的模板参数包 如果有附加参数，则通过模板参数推导：

template<class ... Types> void f(Types ... values);
void g() 
  f<int*, float*>(0, 0, 0); // Types = int*, float*, int

这也解释了为什么foo<>(nullptr); 仍然不起作用。由于编译器试图推断出额外的类型来扩展Args，在这种情况下，foo(nullptr); 和foo<>(nullptr); 之间似乎没有任何区别。

【讨论】：

我还是不太明白这一点——它说一个明确指定的模板参数包可以通过模板参数推导来扩展，但我天真地期望如果这样扩展推导失败，编译器应该只将显式指定的参数作为整个包。相反，在 OP 的代码中，我们看到 enclosure 扣除/替换失败。你知道标准中的哪个地方规定了这种行为吗？

@Brian 我不知道标准的哪一部分描述了它，但这种行为似乎与 cppreference 引用相匹配。由于形参参与了模板实参推导，因此在向该形参传递实参时不允许隐式转换。

也许我不清楚为什么我会感到困惑 - 显然，尝试扩展参数包的部分推导无法成功，因为没有考虑用户定义的转换。但是，既然推导失败了，为什么编译器不直接说：“好吧，既然扩展参数包失败了，我就假设显式指定的参数构成了整个包”？

@Brian ¯\_(ツ)_/¯ 我也看不出有什么好的理由。这可能只是众多 C++ 怪癖之一。

【参考方案2】：

当考虑模板函数时，它只适用于调用时参数类型的完全匹配。这意味着不会进行任何转换（cv 限定符除外）。

在您的情况下，一个简单的解决方法是让函数 catch std::nullptr_t 并将其转发到您的模板。

int* foo(std::nullptr_t) 
    return foo(std::variant<int*, std::tuple<>>nullptr);

【讨论】：

感谢您指出这一点，但不幸的是，这仅适用于 std::variant 的指针侧，但不适用于 std::tuple。我尝试使用template <typename... Args> int* foo(std::tuple<Args...> tpl)，但是当这样使用它时：foo( 5, 7.0f, 5.0 ); 它不起作用。我猜这是因为decltype( 5, 7.0f, 5.0 )（不管是什么）不是std::tuple<int, float, double>。

@YanB。是的，但这不是您在问题中提出的问题。请用您的新问题按“提问”按钮，而不是在 cmets 中提问。

【参考方案3】：

我会避免这种结构只是因为关于编译器将如何（如果它甚至完全做到）解决重载的规则非常混乱，以至于如果不查看标准文档，我无法真正告诉你它做了什么, 并且应该避免这样的代码。我会以这种方式强制您想要的重载解决方案：

template <typename... Args>
int *foo(const ::std::variant<int*, ::std::tuple<Args...>> &t)

    return ::std::get<0>(t);


int *foo(int *ip)

    using my_variant = ::std::variant<int *, ::std::tuple<>>;
    return foo(my_variantip);


template <typename... Args>
int *foo(::std::tuple<Args...> const &t)

    using my_variant = ::std::variant<int *, ::std::tuple<Args...>>;
    return foo(my_variantt);


template <typename... Args>
int *foo(::std::tuple<Args...> &&t)

    using my_variant = ::std::variant<int *, ::std::tuple<Args...>>;
    return foo(my_variant::std::move(t));

【讨论】：

这正是我的想法。谢谢！顺便说一句，你为什么要在所有 std 成员之前加上范围运算符（std::get 除外）？

@YanB。 - 我向你推荐这个 SO 问题...***.com/questions/1661912/… - 我剪切并粘贴，忘记更改一堆原始代码。我现在会解决这个问题。 :-)