为什么 std::copy_if 签名不约束谓词类型

Question

假设我们有以下情况：

struct A
{
    int i;
};

struct B
{
    A a;
    int other_things;
};

bool predicate( const A& a)
{
    return a.i > 123;
}

bool predicate( const B& b)
{
    return predicate(b.a);
}

int main()
{
    std::vector< A > a_source;
    std::vector< B > b_source;

    std::vector< A > a_target;
    std::vector< B > b_target;

    std::copy_if(a_source.begin(), a_source.end(), std::back_inserter( a_target ), predicate);
    std::copy_if(b_source.begin(), b_source.end(), std::back_inserter( b_target ), predicate);

    return 0;
}

对 std::copy_if 的调用都会产生编译错误，因为编译器无法推断出 predicate() 函数的正确重载，因为 std::copy_if 模板签名接受任何类型的谓词:

template<typename _IIter, 
         typename _OIter, 
         typename _Predicate>
_OIter copy_if( // etc...

如果我将 std::copy_if 调用包装到一个更受约束的模板函数中，我发现重载解析有效：

template<typename _IIter, 
         typename _OIter, 
         typename _Predicate = bool( const typename std::iterator_traits<_IIter>::value_type& ) >
void copy_if( _IIter source_begin, 
              _IIter source_end, 
              _OIter target,  
              _Predicate pred)
{
    std::copy_if( source_begin, source_end, target, pred );
}

我的问题是：为什么在STL中没有这样约束？据我所见，如果 _Predicate 类型不是 returns bool 并接受迭代输入类型的函数，它无论如何都会生成编译器错误。那么为什么不把这个约束已经放在签名中，这样重载解析就可以工作了？

Answer 1

因为谓词不一定是函数，也可以是函子。并且限制仿函数类型几乎是不可能的，因为它可以是任何东西，只要它定义了 operator()。

实际上我建议你在这里将重载函数转换为多态仿函数：

struct predicate {
    bool operator()( const A& a) const
    {
        return a.i > 123;
    }

    bool operator()( const B& b) const
    {
        return operator()(b.a);
    }
}

并用实例调用仿函数，即

std::copy_if(a_source.begin(), a_source.end(), std::back_inserter( a_target ), predicate());
std::copy_if(b_source.begin(), b_source.end(), std::back_inserter( b_target ), predicate());
//                                                                                      ^^ here, see the ()

然后算法内部会选择正确的重载。

Answer 2

这个问题不仅影响算法的谓词。它发生在模板类型推导推导重载函数的任何地方。模板类型推导发生在重载解析之前，因此编译器缺少上下文信息来解决歧义。

正确编写的约束会非常复杂，因为它需要考虑参数和 return 类型转换、绑定、lambda、仿函数、mem_fn 等等。

解决歧义的一个简单方法（恕我直言）是通过 lambda 调用谓词。

std::copy_if(a_source.begin(), a_source.end(), 
         std::back_inserter( a_target ), 
         [](auto&& x){ return predicate(std::forward<decltype(x)>(x)); });

这将重载决策推迟到模板类型推导之后。

What if I refuse (or my boss refuses) to upgrade to c++14

然后手动滚动相同的 lambda：

struct predicate_caller
{
  template<class T>
  decltype(auto) operator()(T&& t) const 
  {
    return predicate(std::forward<T>(t));
  }
};

然后这样调用：

std::copy_if(b_source.begin(), b_source.end(), 
             std::back_inserter( b_target ), 
             predicate_caller());

为什么 std::copy_if 签名不约束谓词类型

Why does the std::copy_if signature not constrain the predicate type

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