为什么 std::to_string() 没有使用模板？

Question

如此处所述，std::string并不是一个模板函数，而是标准选择使用函数重载来为不同的类型提供该函数。我的问题是，当在这种情况下，使用模板/特化似乎更有意义时，为什么要使用重载？考虑到如果标准定义了像这样的内容：

template <typename T>
std::string std::to_string(const T& v);

我们可以自由地为程序中的任何类型添加特化，以符合此签名，从而使C++具有将类型转换为可读字符串的统一方式。为什么不这样做呢？当前设计背后的思考是什么？

我对当前设计的主要批评是不允许向std添加重载，因此我们不能编写类似于std:to_string(用户定义类型对象)的任何内容，并且必须退回到在它们自己的命名空间中定义一个to_string()并记住在处理不同类型时使用自己的版本或std版本... 对我来说听起来像个头疼问题。

我非常喜欢Python（或其他一些语言）的一点，即您可以通过实现一些魔术方法使自己的类型像本地类型一样工作。我认为这个问题的根本就是为什么C ++决定禁止人们为自己的类型实现std :: to_string（） ，从而禁止我们在所有地方符合相同的接口。

对于像哈希或to_string（）之类的常见事物，是否最好在语言/stdlib级别上拥有单个接口，然后期望用户遵守该接口，而不是拥有多个接口？

- Bob Fang

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@john 添加模板特化是一种例外情况，您可以更改 std 命名空间。 - bartop

为什么人们认为C++中的每一个小东西都应该使用模板？[模板特化VS函数重载] (https://dev59.com/2Gw05IYBdhLWcg3wqzes#7108123) - user1810087

从设计角度来看，只有在可能为无限数量的任意类型指定该函数的行为时，才有意义对该函数进行模板化。标准只能针对它所支持的类型（基本数字类型）做到这一点。它可以指定的集合是有限的，这意味着仅针对这些类型进行重载是适当的，而不是使用模板。 - Peter

@Peter "[...]它可以指定的集合是有限的，这意味着仅对那些类型进行重载才是适当的，而不是模板[...]" 这取决于to_string背后的想法。它也可以类似于begin和end一样指定，例如查找to_string成员函数。毫无疑问，对象可以被转换为字符串的一般方式是有争议的，这可能是这样做的原因。 - t.niese

你不需要为std添加重载。它适用于swap，也适用于其他函数。只要ADL能够找到它，你可以将重载放在任何地方，答案详细解释了这一点。你看到的缺点并不存在。 - 463035818_is_not_a_number

Answer 1

为什么C++禁止人们为自己的类型实现std::to_string，这就是ADL很有用的地方。我们已经有了一个正确使用std::swap的示例，在许多代码库中已经成功实现。

template <typename T>
void swap_example(T & a, T & b) {
    using std::swap;
    swap(a, b);
}

如果命名空间T中声明了兼容的swap()函数，那么这将起作用，无需重载std::swap。 我们可以使用std::to_string来做同样的事情：

template <typename T>
void to_string_example(T const & x) {
    using std::to_string;
    to_string(x);
}

如果命名空间 T 中声明了一个能够接受 T const & 参数的 to_string 函数，那么这个例子同样适用。例如：

namespace example {
    class Foo;

    std::string to_string(Foo const &);
}

to_string_example(example::Foo{})会查找并使用相应的example::to_string函数。

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记住何时使用它们自己的版本或std版本取决于他们所处理的类型...这听起来像是给我带来麻烦。

如果这对您确实是一个麻烦，您可以在您的项目中隐藏ADL，使用一个实用函数：

template <typename T>
std::string adl_to_string(T const & x) {
    using std::to_string;
    return to_string(x);
}

现在你可以在任何地方使用adl_to_string(...)代替std::to_string(...)，而无需考虑它。

- cdhowie

Answer 2

这可能听起来有点无聊，但 std::to_string 的目的是格式化，就像你使用了 sprintf 一样。由于 sprintf 仅支持有限的类型集，因此这也适用于 std::to_string。没有必要将其设置为模板。

正如在这个答案中详细解释的那样，该设计并没有您认为的限制。你仍然可以提供自己的 foo::to_string(foo::bar&) 并在正确限定名称的代码中启用 ADL ，从而调用你的重载。为此，不需要添加重载到 std。

- 463035818_is_not_a_number