C++构造函数：完美的转发和重载

Question

我有两个类，A和B，B派生自A。 A 有多个构造函数（下例中有 2 个）。 B 还有一个要初始化的成员（它有一个默认初始化器）。

我怎样才能实现 B 可以使用 A 的构造函数之一来构造，而不必在 B 中手动重写 A 的所有构造函数重载？

（在下面的示例中，否则我必须为 B 提供四个构造函数：B():A(){}、B(string s):A(s){}、B(int b):A(),p(b){}、B(string s, int b):A(s),p(b){}，而不是两个，至少在忽略默认参数的可能性时）。

我的方法是完美转发，但是下面的场景会报错：

#include <utility>
#include <string>

struct A {
    A(const std::string& a) : name(a) {}
    A(){}
    virtual ~A(){}

    std::string name;
};

struct B : public A {
    template<typename... Args>
    B(Args&&... args) : A(std::forward<Args>(args)...) {}

    B(const std::string& a, int b) : A(a), p(b) {}

    int p = 0;
};

int main()
{
    B b1("foo");
    B b2("foobar", 1);
}

对于 b2，GCC 抱怨 no matching function for call to 'A::A(const char [5], int)。显然它试图调用完美的转发构造函数，这显然不应该工作，而不是 B 的第二个构造函数。

为什么编译器看不到第二个构造函数而是调用它？是否存在编译器无法找到 B 的正确构造函数的技术原因？我该如何解决这个问题？

确切的错误信息：

main.cpp: In instantiation of 'B::B(Args&& ...) [with Args = {const char (&)[5], int}]':
main.cpp:26:19:   required from here
main.cpp:15:54: error: no matching function for call to 'A::A(const char [5], int)'
     B(Args&&... args) : A(std::forward<Args>(args)...) {}
                                                      ^
main.cpp:6:5: note: candidate: A::A()
     A(){}
     ^
main.cpp:6:5: note:   candidate expects 0 arguments, 2 provided
main.cpp:5:5: note: candidate: A::A(const string&)
     A(const std::string& a) : name(a) {}
     ^
main.cpp:5:5: note:   candidate expects 1 argument, 2 provided
main.cpp:4:8: note: candidate: A::A(const A&)
 struct A {
        ^
main.cpp:4:8: note:   candidate expects 1 argument, 2 provided

Answer 1

"foobar" 是一个 const char (&) [7]。因此 Args 比 const std::string&

更匹配

因此，选择了这个重载：

template<typename... Args>
B(Args&&... args) : A(std::forward<Args>(args)...) {}

其中 Args 是 const char (&) [7]

所以它变成：

B(const char (&&args_0) [7], int&& args_1)

它被转发给 A 的 2 参数构造函数...它不存在。

The wanted behavior is that if you construct a B with a constructor that works for A then the "...Args constructor" of B is called, otherwise another constructor of B gets called, otherwise it fails with "no appropriate constructor for B found".

像这样...

#include <utility>
#include <string>

struct A {
    A(std::string a) : name(std::move(a)) {}
    A(){}
    virtual ~A(){}

    std::string name;
};

template<class...T> struct can_construct_A
{
    template<class...Args> static auto test(Args&&...args)
    -> decltype(A(std::declval<Args>()...), void(), std::true_type());

    template<class...Args> static auto test(...) -> std::false_type;

    using type = decltype(test(std::declval<T>()...));
    static constexpr bool value = decltype(test(std::declval<T>()...))::value;
};

struct B : public A {

    template<class...Args>
    B(std::true_type a_constructable, Args&&...args)
    : A(std::forward<Args>(args)...)
    {}

    template<class Arg1, class Arg2>
    B(std::false_type a_constructable, Arg1&& a1, Arg2&& a2)
    : A(std::forward<Arg1>(a1))
    , p(std::forward<Arg2>(a2))
    {
    }

    template<typename... Args>
    B(Args&&... args)
    : B(typename can_construct_A<Args&&...>::type()
        , std::forward<Args>(args)...) {}

    int p = 0;
};

int main()
{
    B b1("foo");
    B b2("foobar", 1);
}

After seeing that A doesn't have a matching constructor, why doesn't it go back and continue looking for other constructors of B that might match? Are there technical reasons?

简而言之（并且非常简单），当发生重载解析时，编译器会执行以下操作：

展开所有可能匹配给定参数的模板化重载。将它们添加到列表中（权重表示到达那里所涉及的专业化水平）。
将任何具体的重载添加到列表中，这些重载可以通过合法地将转换运算符应用于参数来实现，权重表示将提供的参数转换为函数参数类型需要多少次转换.
按升序 'work' 或权重对列表进行排序。
选择需要最少工作的一项。如果有一个最好的平局，错误。

编译器在这方面做得很好。这不是递归搜索。

我提前向我们中间的纯粹主义者道歉，他们会觉得这种幼稚的解释令人反感:-)

Answer 2

无需赘述，转发构造函数几乎总是首选。它甚至可能比复制构造函数更受欢迎。

避免这种歧义的一种技术是让调用者明确select他们是否需要转发构造函数，通过使用一个虚拟参数：

struct B : A
{
    enum dummy_t { forwarding };
    // ...

    template<typename... Args>
    B(dummy_t, Args&&... args) : A(std::forward<Args>(args)...) {}         
};

使用示例：

B b2("foobar", 1);
B b(B::forwarding, "foobar");

那么你甚至可以有一个 A 和一个 B 具有相同参数的构造函数。

您的问题的另一种解决方案是在 B 的定义中写入 using A::A;。这就像为 B 提供一组匹配 A 的构造函数，它们通过使用相同的参数调用相应的 A 构造函数来初始化 A。

当然这有一些缺点，例如您不能同时初始化其他 B 成员。 Further reading

Answer 3

选项 #1

从 class A:

继承构造函数

struct B : A 
{
    using A::A;
//  ~~~~~~~~~^

    B(const std::string& a, int b) : A(a), p(b) {}

    int p = 0;
};

选项 #2

使 B 的可变参数构造函数 SFINAE 可用：

#include <utility>

struct B : A
{
    template <typename... Args, typename = decltype(A(std::declval<Args>()...))>
    //                                     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^
    B(Args&&... args) : A(std::forward<Args>(args)...) {}

    B(const std::string& a, int b) : A(a), p(b) {}

    B(B& b) : B(static_cast<const B&>(b)) {}
    B(const B& b) : A(b) {}

    int p = 0;
};

C++构造函数：完美的转发和重载

C++ Constructor: Perfect forwarding and overload

c++

c++11

constructor

overloading

perfect-forwarding

选项 #1

选项 #2