为什么libstdc++-v3中declval的实现看起来这么复杂？

Question

以下代码来自libstdc++-v3 std::type_traits，是std::declval:

的实现

  template<typename _Tp, typename _Up = _Tp&&> // template 1
    _Up
    __declval(int);
  template<typename _Tp> // template 2
    _Tp
    __declval(long);
  template<typename _Tp> // template 3
    auto declval() noexcept -> decltype(__declval<_Tp>(0));

但我想我可以简单地实现 declval：

template <typename T> T declval();

这是我的测试代码：

#include <iostream>
using namespace std;

struct C {
    C() = delete;
    int foo() { return 0; }
};

namespace test {
template <typename T> T declval();
};// namespace test

int main() {
    decltype(test::declval<C>().foo()) n = 1;
    cout << n << endl;
}

构建和运行命令是：

g++ -std=c++11 ./test.cpp
./a.out

为什么libstdc++-v3中的实现看起来那么复杂？
第一个代码段中的模板 1 有什么作用？
为什么__declval需要一个参数(int/long)?
为什么模板 1 (int) 和模板 2 (long) 的参数类型不同？
我的简单实现有什么问题吗？

Answer 1

这是为了捕获无法形成引用的类型。特别是 void.

通常选择 int 重载。如果 _Tp 是 void，int 重载将失败 _Up = void&&，然后选择 long 重载。

您的实现没有添加引用，这对数组和函数失败。

test::declval<void()>() // fails

Answer 2

std::declval 实际上是：

template<class T>
typename std::add_rvalue_reference<T>::type declval() noexcept;

其中 std::add_rvalue_reference<T> 通常是 T&&，除非在无效的情况下（如 T = void 或 T = int() const），它只是 T.主要区别在于函数不能 return 数组，但可以 return 数组引用，如 U(&&)[] 或 U(&&)[N].

显式使用 std::add_rvalue_reference 的问题是它实例化了一个模板。在 libstdc++ 实现中，它本身以约 4 的实例化深度实例化了大约 10 个模板。在泛型代码中，std::declval 可以大量使用，根据 https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=27798，不使用 std::add_rvalue_reference 可使编译时间提高 >4%。（libc++实现实例化模板少，但还是有影响的）

这是通过将“add_rvalue_reference”直接内联到 declval 来解决的。这是使用 SFINAE 完成的。

declval<T> 的 return 类型是 decltype(__declval<_Tp>(0))。查找__declval，发现两个函数模板

第一个 return 类型 _Up = T&&。第二个只有 return 类型 T.

第一个接受参数int，第二个long。它被传递 0，这是一个 int，所以第一个函数是更好的匹配并被选择，T&& 是 returned。

除非，当 T&& 不是有效类型时（例如，T = void），则当模板参数 _Up 被推导的 T&& 替换时，有是替代失败。所以它不再是函数的候选。也就是说只剩下第二个了，0转成long（而return类型就是T）。

如果 T 和 T&& 不能从一个函数中 return 编辑（例如，T = int() const），这两个函数都不能被选取，并且std::declval<T> 函数替换失败，不是可行的候选函数。

这是引入优化的 libc++ 提交：https://github.com/llvm/llvm-project/commit/ae7619a8a358667ea6ade5050512d0a27c03f432

这里是 libstdc++ 提交：https://gcc.gnu.org/git/?p=gcc.git;a=commitdiff;h=ec26ff5a012428ed864b679c7c171e2e7d917f76

他们之前都是std::add_rvalue_reference<T>::type

为什么libstdc++-v3中declval的实现看起来这么复杂？

Why does the implementation of declval in libstdc++-v3 look so complicated?

c++

templates

decltype

c++11

declval