“参数相关查找”（又称 ADL 或“Koenig 查找”）是什么？

Question

“参数相关查找”（又称 ADL 或“Koenig 查找”）是什么？

c++argument-dependent-lookupname-lookupc++-faq

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有关参数依赖查找(argument dependent lookup)，有哪些好的解释呢？许多人也称其为Koenig Lookup。

最好能够了解以下内容：

- 它为什么是好事？ - 它为什么是坏事？ - 它是如何工作的？

- user965369

2

http://www.gotw.ca/gotw/030.htm - Flexo

11

这是一件好事，因为否则 std::cout << "Hello world"; 将无法编译。 - sehe

http://en.cppreference.com/w/cpp/language/adl - Li Kui

4个回答

89

在Koenig Lookup中，如果调用函数时没有指定其命名空间，则函数名称也会在定义参数类型的命名空间中搜索。这就是为什么它也被称为Argument-Dependent name Lookup，简称ADL。

正因为有了Koenig Lookup，我们才能写出这样的代码：

std::cout << "Hello World!" << "\n";

否则，我们必须写成：

std::operator<<(std::operator<<(std::cout, "Hello World!"), "\n");

这实在是太繁琐了，代码看起来也很丑陋！

换句话说，在没有Koenig Lookup的情况下，即使是一个Hello World程序看起来也很复杂。

- Nawaz

11

请注意，std::cout 是函数的一个参数，这已足以启用 ADL。你有注意到吗？ - Nawaz

1

@meet：你的问题需要一份较长的答案，这里无法提供。我只能建议你阅读以下主题：1）ostream<< 的签名（即它接受什么参数和返回什么）。2）完全限定名称（如 std::vector 或 std::operator<<）。3）更详细的论述参数依赖查找。 - Nawaz

1

代码有漏洞: std::operator<<(std::operator<<(std::cout, s), std::endl); 应该改为 std::operator<<(std::cout, s).operator<<(std::endl);, 参见 http://ideone.com/FFKA7b - WorldSEnder

2

@WorldSEnder：是的，你说得对。可以将std::endl作为参数传递的函数实际上是一个成员函数。无论如何，如果我使用"\n"代替std::endl，那么我的答案就是正确的。感谢您的评论。 - Nawaz

2

@Destructor: 因为形如 f(a,b) 的函数调用会调用一个自由函数。因此，在 std::operator<<(std::cout, std::endl); 的情况下，没有接受 std::endl 作为第二个参数的自由函数。它是接受 std::endl 作为参数的成员函数，你需要编写 std::cout.operator<<(std::endl);。而且，由于有一个接受 char const* 作为第二个参数的自由函数，所以 "\n" 可以工作；'\n' 也可以工作。 - Nawaz

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也许最好从为什么开始，然后再转向如何。

当命名空间被引入时，想法是将所有内容定义在命名空间中，以便不同的库不会相互干扰。但这引入了一个操作符问题。例如，请看下面的代码：

namespace N
{
  class X {};
  void f(X);
  X& operator++(X&);
}

int main()
{
  // define an object of type X
  N::X x;

  // apply f to it
  N::f(x);

  // apply operator++ to it
  ???
}

当然，你可以写成N::operator++(x)，但这样做将会破坏重载运算符的全部意义。因此需要找到一种解决方案，使得编译器能够在不在作用域内的情况下找到operator++(X&)。另一方面，它仍然不应该找到在另一个不相关的命名空间中定义的另一个operator++，这可能会导致调用的不确定性（在这个简单的例子中，你不会遇到不确定性，但在更复杂的例子中，你可能会）。解决办法是参数相关查找（ADL），因为查找取决于参数（更确切地说，取决于参数的类型）。由于该方案是由Andrew R. Koenig发明的，因此也经常被称为Koenig查找。

诀窍在于对于函数调用，除了常规名称查找（在使用点处查找作用域中的名称）之外，还会在任何给定给函数的参数类型的作用域中进行第二次查找。因此，在上面的示例中，如果你在主函数中写入x++，它会在全局作用域中查找operator++，同时还会在定义x的类型N::X所在的作用域中查找，即在namespace N中查找。然后它找到了匹配的operator++，因此x++就可以正常工作了。然而，另一个在另一个命名空间中定义的operator++（比如N2）将不会被找到。由于ADL不限于命名空间，你也可以在main()中使用f(x)代替N::f(x)。

- celtschk

谢谢！我从来没有真正理解它为什么存在！ - user965369

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在我看来，并不是所有关于它的东西都是好的。人们，包括编译器供应商，由于它的有时不幸的行为而对它进行了侮辱。

ADL 对 C++11 中的 for-range 循环进行了重大改革。为了理解为什么 ADL 有时会产生意外的影响，请考虑不仅考虑参数定义的命名空间，还要考虑参数模板参数的参数、函数类型/指针类型的参数类型/指针类型的参数类型等等。

一个使用 boost 的示例

std::vector<boost::shared_ptr<int>> v;
auto x = begin(v);

如果用户使用boost.range库，将会导致一个歧义性问题，因为ADL（关联依赖查找）会同时找到std::begin (使用std::vector)和boost::begin (使用boost::shared_ptr)。

- Johannes Schaub - litb

我一直在想，首先考虑模板参数有什么好处。 - Dennis Zickefoose

ADL只推荐给运算符使用，对于其他函数最好显式地编写命名空间，这样说是否公平？ - balki

它是否也考虑了参数基类的命名空间？（如果是的话，那当然是疯狂的）。 - Alex B

3

如何修复？使用std::begin吗？ - paulm

有趣的阅读材料：https://dev59.com/EVwX5IYBdhLWcg3wtBMa#33576098 - rubenvb

这对于 Boost 来说很容易解决 - 摆脱 boost::begin 并在 namespace boost 中替换为 using std::begin。Boost 中所有已添加到 std 的内容都需要从 namespace boost 中删除，只留下 using std::whatever。 - Chris Dodd

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Alok Save · Accepted Answer

Koenig查找，或称为参数依赖查找，描述了C++中编译器如何查找未限定名称。

C++11标准§3.4.2/1规定：

当函数调用（5.2.2）中的后缀表达式是未限定标识符时，在常规未限定查找（3.4.1）期间未考虑的其他命名空间可能会被搜索，并且在这些命名空间中，可以找到命名空间作用域友元函数声明（11.3），否则不可见。这些搜索的修改取决于参数的类型（对于模板模板参数，还取决于模板参数的命名空间）。

用更简单的话来说，Nicolai Josuttis指出¹：

如果一个或多个参数类型在函数的命名空间中定义，则不必为函数限定命名空间。

下面是一个简单的代码示例：

namespace MyNamespace
{
    class MyClass {};
    void doSomething(MyClass) {}
}

MyNamespace::MyClass obj; // global object


int main()
{
    doSomething(obj); // Works Fine - MyNamespace::doSomething() is called.
}

在上面的示例中，既没有using声明也没有using指令，但编译器仍然通过应用Koenig查找正确地将未限定名称doSomething()识别为命名空间MyNamespace中声明的函数。

它是如何工作的？

该算法告诉编译器不仅要查看本地作用域，还要查看包含参数类型的命名空间。因此，在上述代码中，编译器发现函数doSomething()的参数obj属于命名空间MyNamespace。因此，它查看该命名空间以定位doSomething()的声明。

Koenig查找的优点是什么？

正如上面的简单代码示例所示，Koenig查找为程序员提供了方便和易用性。如果没有Koenig查找，程序员将需要重复指定完全限定名称，或者使用大量using声明。

为什么会批评Koenig查找？

过度依赖Koenig查找可能会导致语义问题，并有时使程序员措手不及。

考虑std::swap的示例，它是一个标准库算法，用于交换两个值。使用Koenig查找时，使用此算法时必须小心，因为：

std::swap(obj1,obj2);

可能表现不同于：

using std::swap;
swap(obj1, obj2);

使用ADL，调用哪个swap函数取决于传递给它的参数的命名空间。

如果存在一个命名空间A，并且如果A::obj1，A::obj2和A::swap()存在，则第二个示例将导致调用A::swap()，这可能不是用户想要的。

此外，如果由于某种原因同时定义了A::swap(A::MyClass&, A::MyClass&)和std::swap(A::MyClass&, A::MyClass&)，则第一个示例将调用std::swap(A::MyClass&, A::MyClass&)，但第二个示例将无法编译，因为swap(obj1, obj2)会产生歧义。

趣闻：

为什么称其为“Koenig查找”？

因为它是由前AT&T和贝尔实验室研究员和程序员Andrew Koenig设计的。

进一步阅读：

Herb Sutter的GotW上的名称查找
标准C++03/11 [basic.lookup.argdep]：3.4.2参数相关的名称查找。

_{**¹** Koenig查找的定义如Josuttis的书《C++标准库：教程与参考》中所定义。}