模板和重载之间的交互

Question

下面代码的输出是TA，但是我不明白为什么。

#include <iostream>
#include <type_traits>

struct A {};

template<typename T>
void fun(T) {
    std::cout << "T";
}

template<typename T>
void caller(T t) {
    fun(A{});
    fun(t);
}

void fun(A) {
    std::cout << "A";
}

int main() {
    caller(A{});
}

我对模板的理解告诉我以下几点：

就在解析 main 的正文之前，唯一“到位”的函数是 fun 的非模板重载，即打印 A，因为模板fun和caller还没有被使用，反过来实例化；
仅当对 caller 的调用被解析时，模板 caller 才用 T = A 实例化，这意味着 caller 使用对象调用 fun两种情况属于同一类型；
此外，由于该类型是 A，我想说在这两种情况下都会调用 fun 的非模板重载。

但是，以上是错误的，否则我会得到AA（其实，TT也比TA更让我吃惊）。

我也注意到把非模板重载移到caller的定义之前，输出变成了AA，所以我只能做出这样的猜想：

当解析器读取行 fun(A{}); 时，fun 模板被实例化为 T = A，即使模板 caller 尚未实例化；
然后，解析caller(A{});时，实例化caller；
仅在此时，在 caller 的主体中对 fun 的第二次调用可以解释为具有类型 A 参数的调用，但这次是非模板 fun 已为编译器所知，因此选择它作为更好的匹配。

不过，我不知道以上是否有意义。

更可预测的是，如果我使用以下模板专业化

template<>
void fun<A>(A) {
    std::cout << "A";
}

而不是非模板重载，那么输出总是AA，无论我是否放专业化在 caller 的定义之前或之后。

Answer 1

fun(A{}); 不涉及任何依赖于模板参数的表达式，因此查找和重载解析发生在定义点。那时，只有 fun(T) 可见； fun(A) 不参与重载决议。

fun(t) 调用依赖于 T，因此解析延迟到实例化点。那时，fun(A) 和 fun(T) 都可见，fun(A) 获胜：非模板优先于模板，其他条件相同。

Answer 2

补充一下 Igor Tandetnik 的回答：如果您通过提供假参数延迟实例化，重载解析会延迟：

#include <iostream>
#include <type_traits>

struct A {};

template<typename T>
void fun(T) {
    std::cout << "T";
}

template<typename T, typename AA = A> // <<==== HERE
void caller(T t) {
    fun(AA{});
    fun(t);
}

void fun(A) {
    std::cout << "A";
}

int main() {
    caller(A{}); // Does AA
}

这是延迟解析其他与模板参数无关的表达式的常用技巧，例如向模板添加假参数以防止特化被填满，例如：

template<typename T>
struct foo {};

template<>
struct foo<void> {}; // Instantiated immediately

template<typename T, int fake = 0>
struct bar {};

template<int fake>
struct bar<void, fake> {}; // Not instantiated until used

// Users of bar<T> almost never realize they use bar<T, 0>, you can even provide a wrapper without `int` parameter.

有时您需要使用 this-> 访问模板 class 成员以强制他们也依赖，等等。

模板和重载之间的交互

Interaction between templates and overloads

c++

templates

overloading

overload-resolution

argument-dependent-lookup