模板参数推导不一致

Question

以下代码在 MSVC 2019 和 Clang t运行k 上编译和运行s。（我认为它至少需要 C++17）。它在 gcc-t运行k 上没有运行，我相信共识是这是由于 gcc 中的一个错误。

但是，当任何元素被用户类型或指针类型替换时，它在所有编译器上都会失败。要查看此内容，请取消注释末尾附近的 tuple_c 定义。

我真的有点惊讶它的工作原理，因为它似乎专门化了一个带有 universal-ref 参数的函数和一个带有 r-value-ref 参数的函数。也许这没关系？如果是，为什么结构失败了？

有没有更好的写法？我的意思是一般来说。我很清楚 std::tuple.

#include <iostream>
using namespace std;
template <typename... TP> class Tuple
{
};
template <> class Tuple <>
{
};
template <typename Head, typename... Tail> class Tuple <Head, Tail...>
{
  Head head;

  Tuple <Tail...> tail;
public:
  Tuple ()
  {
  }

  Tuple (const Head& head_in, const Tail&...tail_in)
    : head (head_in), tail (tail_in...)
  {
  }
  template <int i> auto Get ()
  {
    return tail.template Get <i-1> ();
  }

  template <> auto Get <0> ()
  {
    return head;
  }

  template <int i, typename T> void Set (T&& v) // T&& is a universal ref
  {
    tail.template Set <i-1, T> (static_cast <T&&> (v));
  }
  template <int i, typename T> void Set (const T& v)
  {
    tail.template Set <i-1, T> (v);
  }
  template <> void Set <0, Head> (Head&& v) // Head&& is an rv-ref
  {
    head = v;
  }
  template <> void Set <0, Head> (const Head& v)
  {
    head = v;
  }
};
template <typename Head, typename... Tail> Tuple <Head, Tail...> MakeTuple (Head&& head, Tail&&...tail)
{
  Tuple <Head, Tail...> result (head, tail...);

  return result;
}
struct S
{
  int x;
  int y;
};
ostream& operator << (ostream& out, const S& s)
{
  out << "{" << s.x << "," << s.y << "}";
  return out;
}
int main(int argc, char* argv[])
{

  auto tuple_a = MakeTuple (1,2,3,4);
  tuple_a.Set <1,int> (42);
  cout << tuple_a.Get <0> () << '\n';
  cout << tuple_a.Get <1> () << '\n';
  cout << tuple_a.Get <2> () << '\n';
  cout << tuple_a.Get <3> () << '\n';
  auto tuple_b = MakeTuple (1,2.3f,3,4);
  tuple_b.Set <1,float> (42.3f);
  cout << tuple_b.Get <0> () << '\n';
  cout << tuple_b.Get <1> () << '\n';
  cout << tuple_b.Get <2> () << '\n';
  cout << tuple_b.Get <3> () << '\n';

  S s {4,5};
  //auto tuple_c = MakeTuple (1,2.3f,3,s);
  return 0;
}

Answer 1

首先，在 CWG 727 之前，您不能在 class 范围内特化成员函数模板。您将不得不使用 constexpr-if、标签调度或 SFINAE 来处理 i==0 案例。

在 c++14 中使用 std::enable_if_t 那将是：

template <int i, typename T>
std::enable_if_t<i != 0> Set(T&& v)
{
    tail.template Set<i-1>(static_cast<T&&>(v));
}

template <int i, typename T>
std::enable_if_t<i == 0> Set(T&& v)
{
    head = static_cast<T&&>(v);
}

在c++17中使用constexpr-if变成：

template <int i, typename T>
void Set(T&& v)
{
    if constexpr (i == 0) head = static_cast<T&&>(v);
    else tail.template Set<i-1>(static_cast<T&&>(v));
}

其次，一旦编译器允许您在 class 函数中专门化函数模板，您当前的方法就会出现另一个问题。由于模板参数推导如何用于转发引用，您的 MakeTuple 实现创建了一个引用类型元组，对应于那些 MakeTuple 左值参数：

template <typename Head, typename... Tail>
Tuple<Head, Tail...> MakeTuple(Head&& head, Tail&&... tail);

这使您的 comment/assumption:

void Set<0, Head>(Head&& v) // Head&& is an rv-ref

无效。

也就是说，对于左值表达式 s:

S s{ 4, 5 };
MakeTuple(s);

推导出的Head是S&（也是引用折叠后head的类型）。然后编译器尝试实例化 Tuple<S&> 并生成以下两个声明：

void Set<0, S&>(S& && v); 

void Set<0, S&>(S& const& v);

参考折叠后它以：

结束

void Set<0, S&>(S& v);

void Set<0, S&>(S& v);

此时，不仅两个定义相同，而且编译器无法决定哪个主要函数模板：

template <int i, typename T>
void Set(T&& v);

template <int i, typename T>
void Set(const T& v);

它们是的特化，因为使用 T=S& 匹配两者。这可以通过在将每种类型存储在元组中之前对其进行衰减来解决：

template <typename Head, typename... Tail>
Tuple<std::decay_t<Head>, std::decay_t<Tail>...> MakeTuple(Head&& head, Tail&&... tail);

Answer 2

我的问题在上面得到了回答，但我认为包含解决方案的完整代码可能会有用。它现在适用于除数组和字符串文字之外的所有类型。

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename... TP> class Tuple
{
};

template <> class Tuple <>
{
};

template <typename Head, typename... Tail> class Tuple <Head, Tail...>
{
  Head head;
  Tuple <Tail...> tail;

public:
  Tuple ()
  {
  }

  Tuple (const Head& head_in, const Tail&...tail_in)
    : head (head_in), tail (tail_in...)
  {
  }

  template <int i> auto Get ()
  {
    return tail.template Get <i-1> ();
  }

  template <> auto Get <0> ()
  {
    return head;
  }

  template <int i, typename T> void Set (T&& v) 
  {
    tail.template Set <i-1, T> (static_cast <T&&> (v));
  }

  template <int i, typename T> void Set (const T& v)
  {
    tail.template Set <i-1, typename std::decay<T>::type> (v);
  }

  template <> void Set <0, typename std::decay<Head>::type> (Head&& v) 
  {
    head = v;
  }

  template <> void Set <0, typename std::decay<Head>::type> (const Head& v)
  {
    head = v;
  }
};

template <typename Head, typename...Tail> Tuple <typename std::decay <Head>::type, typename std::decay<Tail>::type...> MakeTuple (Head&& head, Tail&&...tail)
{
  Tuple <typename std::decay <Head>::type, typename std::decay<Tail>::type...> result (head, tail...);
  return result;  
}

struct S
{
  int x;
  int y;
};

ostream& operator << (ostream& out, const S& s)
{
  out << "{" << s.x << "," << s.y << "}";
  return out;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
  const char* p = "hello";
  S s;
  int v = 32;

  auto tuple_a = MakeTuple (1.0,v,p,s);

  cout << tuple_a.Get <0> () << endl;
  cout << tuple_a.Get <1> () << endl;
  cout << tuple_a.Get <2> () << endl;
  cout << tuple_a.Get <3> () << endl;

  S s_update {10,12};

  tuple_a.Set <3> (s_update);

  const char* p_update = "goodbye";

  tuple_a.Set <2> (p_update);

  cout << tuple_a.Get <0> () << endl;
  cout << tuple_a.Get <1> () << endl;
  cout << tuple_a.Get <2> () << endl;
  cout << tuple_a.Get <3> () << endl;
}

模板参数推导不一致

Template argument deduction inconsistent

c++

templates

variadic-templates

template-argument-deduction