關於C++模板的類型轉換的討論

這兩天在飲水思源的C板,關於C++模板的類型轉換的一個討論,後面是我的解答。

原問題

今天在書上看到模板演繹的時候可以允許cast-down,於是我寫了個東西:

template <bool _Test, class _Type = void>
struct enable_if { };

template<class _Type>
struct enable_if<true, _Type> {
    typedef _Type type;
};

class A { };
class B : A { };

template <typename T>
struct traits { static int const value = false; };

template <>
struct traits<A> { static int const value = true; };

template <typename T>
void f(T, typename enable_if<traits<T>::value>::type* = 0) { }

template <>
void f<A>(A, enable_if<traits<A>::value>::type*) { }



template <typename T>
class BB {};

template <typename T>
class DD : public BB<T> {};

template <typename T> void ff(BB<T>) {};

int main(int argc, char * argv[])
{
    A a; B b;
    DD<long> dd;
    //f(b);
    ff(dd);
}

奇怪的是重載決議的時候, f 的情況下它就不讓我特化的 f<A> 進來。

但是在 ff 的情況下, ff<BB<long>> 卻進來了。

在VC10和GCC3.4下測試

我的解答

我們來設身處地地作爲編譯器,看一遍到底發生了什麼。

約定符號 # : A#B 是把 B 帶入 A<T> 的參數 T 之後實例化得到的結果。

首先看ff的情況。

DD<long> dd;

處理到這句的時候,編譯器看到了 DD<long> 的實例化,於是去實例化 DD#long ,繼而實例 化了 BB#long

ff(dd);

這句,首先計算重載函數集合。

第一步,需要從參數 DD#long -> BB<T> 推斷 ff<T> T 。根據函數模板參數推斷規則:

:code:`class_template_name<T>` 類型的參數,可以用於推斷 :code:`T` 。

於是編譯器推斷 T long 。這裏就算不是 BB 而是完全無關的 CC 都可以推斷成功,只要 CC 也 是一個 CC<T> 形式的模板。

第二步,模板特化匹配。因爲只有一個模板,所以匹配了最泛化的 ff<T>

第三步,模板實例化。

推斷了 long -> T 之後,編譯器實例化 ff#long

重載函數集合: {ff#long}

然後重載抉擇找到唯一的可匹配的實例 ff#long ,檢查實際參數 DD#long 可以隱式轉換到 形式參數 BB#long ,從而生成了這次函數調用。

再來看f的情況。

f(b);

計算候選重載函數集合。

第一步,對所有 f 模板推斷實參。根據函數模板參數推斷規則:

帶有 :code:`T` 類型的參數,可以用於推斷 :code:`T` 。

於是 B -> T 被推斷出來了。

第二步,模板特化匹配。

這裏 B 不是 A ,所以不能用 f<A> 特化,只能用 f<T> 模板。

第三步,模板實例化。

B 帶入 f<T> 實例化成 f#B 的過程中,實例化 traits#B

由於沒有針對 B 的特化,所以用 traits<T> 模板, traits#B::value=false ,進而 enable_if#false 沒有 type ,出錯。

唯一的模板匹配出錯,重載函數集合爲空,SFINAE原則不能找到合適的匹配,於是報錯。

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