带有指针参数的函数模板重载决策

Question

以下代码演示了我一直用来确定类型 T 是否是特定 class 模板的实例化的 C++ 模板元编程模式的核心：

#include <iostream>

template<class A, class B>
struct S{};

template<class A, class B>
constexpr bool isS(const S<A,B>*) {return true;}

template<class T>
constexpr bool isS(const T*) {return false;}

int main() {
  S<int,char> s;
  std::cout<<isS(&s)<<std::endl;
  return 0;
}

它具有 constexpr 函数模板 isS 的两个重载，并按预期输出 1。如果我从第二个 isS 中删除指针，即将其替换为

template<class T>
constexpr bool isS(const T) {return false;}

程序意外输出 0。如果 isS 的两个版本都通过了编译的重载解析阶段，那么输出意味着编译器正在选择第二个重载。我已经使用在线编译器 here 在 GCC、Clang 和 vc++ 下对此进行了测试，它们都产生了相同的结果。为什么会这样？

我读过 Herb Sutter 的 "Why Not Specialize Function Templates" article several times, and it seems that both isS functions should be considered to be base templates. If this is so, then it is a question of which one is the most specialised. Going by intuition and this answer，我希望第一个 isS 是最专业的，因为 T 可以匹配 S<A,B>* 的每个实例，并且T 有许多可能的实例无法匹配 S<A,B>*。我想在工作草案中找到定义此行为的段落，但我不完全确定哪个编译阶段导致了问题。这与 "14.8.2.4 在部分排序期间推导模板参数"?

有关吗

考虑到以下代码（其中第一个 isS 引用 const S<A,B> 而第二个引用 const T，输出预期值

这个问题特别令人惊讶=16=]:

#include <iostream>

template<class A, class B>
struct S{};

template<class A, class B>
constexpr bool isS(const S<A,B>&) {return true;}

template<class T>
constexpr bool isS(const T) {return false;}

int main() {
  S<int,char> s;
  std::cout<<isS(s)<<std::endl;
  return 0;
}

所以问题似乎与指针的处理方式有关。

Answer 1

因为第二次重载会将顶层 const 放到 const T 中，它会在参数推导期间解析为 T*。第一个重载是一个较差的匹配，因为它将解析为 S<int, char> const*，这需要一个 const 限定转换。

您需要在变量 s 前添加 const 以便更专业的重载启动：

#include <iostream>

template<class A, class B>
struct S {};

template<class A, class B>
constexpr bool isS(const S<A,B>*) {return true;}

//template<class T>
//constexpr bool isS(const T*) {return false;}

template<class T>
constexpr bool isS(const T) {return false;}

int main() {
  S<int,char> const s{}; // add const here
  std::cout<<isS(&s)<<std::endl;
  return 0;
}

Live Example

将第一个重载更改为 const S<A,B>&，将给出正确的结果，因为存在身份转换而不是资格调整。

13.3.3.1.4 Reference binding [over.ics.ref]

1 When a parameter of reference type binds directly (8.5.3) to an argument expression, the implicit conversion sequence is the identity conversion, unless the argument expression has a type that is a derived class of the parameter type, in which case the implicit conversion sequence is a derived-to-base Conversion (13.3.3.1).

注意：当对这种论证推导游戏有疑问时，使用 __PRETTY_FUNCTION__ 宏会很方便，它（在 gcc/clang 上）会给你更多有关所选模板的推导类型的信息。然后您可以注释掉某些重载以查看这如何影响重载决议。看到这个 live example.

Answer 2

您的第二个版本没有给出您期望的答案，因为 isS 的第一个版本需要隐式转换，而第二个版本不需要。

template<class A, class B>
constexpr bool isS(const S<A,B>*);

template<class T>
constexpr bool isS(const T);

S<int,char> s;
isS(&s);

请注意 &s 是 S<int,char>* 类型。第一个 isS 正在寻找一个 const S<int,char>*，因此指针需要转换。第二个isS是直接匹配。

如果您发现自己经常需要这种模式，您可以将其概括化，如下所示：

template<template<typename...> class TT, typename T>
struct is_specialization_of : std::false_type {};

template<template<typename...> class TT, typename... Ts>
struct is_specialization_of<TT, TT<Ts...>> : std::true_type {};

然后你检查一个类型是否是 S 的特化，像这样：

is_specialization_of<S, decltype(s)>::value

带有指针参数的函数模板重载决策

Function template overload resolution with a pointer argument

c++

pointers

function-templates

overload-resolution

template-argument-deduction