C++模板特化优先级。模板特化

Question

C++模板特化优先级。模板特化

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这个主题看起来有点混乱，但我不知道如何更好地表达它，抱歉=）

让我们看一下以下代码：

#include <iostream>

template<typename T>
void f(T value) {
  std::cout << "f<T>" << std::endl;
}

template<>
void f(int value) {
  std::cout << "f<int>" << std::endl;
}

template<typename T>
struct S {
  using type = T;
};

template<typename T>
void f(typename S<T>::type value) {
  std::cout << "f<S<T>>" << std::endl;
};

int main() {
  f(123);
  f<int>(123);
}

输出结果为：

$ ./testgcc 
f<int>
f<S<T>>

那么问题是为什么第一次调用会导致 f<int> 的特化，而第二次使用显式的 int 模板参数则导致调用“有模板的”f<S<int>>()？在标准中是否有规定如何在这种情况下实例化模板？

提前感谢！

PS：在不同版本的gcc和clang上进行了测试-行为相同。我没有Windows系统来测试MSVC，但我在godbolt上测试了MSVC在以下代码中的结果：

_main   PROC
        ; ....
        push    123                           ; 0000007bH
        call    void f<int>(int)                      ; f<int>
        add     esp, 4
        push    123                           ; 0000007bH
        call    void f<int>(int)                      ; f<int>
        ; ...

因此，无论哪种情况下 MSVC 都会调用 f<int>。这种行为是否被记录为“实现定义”？

- vleschuk

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这在这里有详细介绍。这两者在功能上是等效的，因为“对于任何给定的模板参数集，这两个表达式的求值结果相同”。然后稍后又说：“如果程序包含了函数模板的声明，它们在功能上是等效的但不是等同的，那么该程序是非法的；不需要进行诊断。” - Mike Lui

如果 int 不应该使用 S<T> 版本，那么哪些类型应该使用呢？你如何决定？ - Jerry Jeremiah

"这种行为在文档中被定义为实现定义吗？" 不是的，这要么是编译器的错误，要么是不合法的程序NDR或UB。 - Jarod42

2个回答

0

让我们从简单的情况开始：f(123);

在template<typename T> void f(typename S<T>::type)中，T无法被推导。

因此只有一个可行的函数f<T>(T)，其中T=int

我们选择f<T>(T)（选择仅在主模板中发生），这将解析为专门化的f<int>(int)。

第二种情况：f<int>(123);

现在，两个函数都是可行的：

template<typename T> void f(typename S<T>::type)，其中T=int
f<T>(T)，其中T=int

第一个比第二个更具体，因此选择第一个。

注意：
Gcc、Clang和Mscv都同意Demo。

- Jarod42

其他顺序会得到相同的结果这里。consexpr应避免UB，仅保留ill formed程序NDR。 - Jarod42

@ALX23z：在泛型模板之前，您不能编写（完整的）特化。您的版本无法编译（不是因为“static_assert”）。 - Jarod42

它在MSVC上无法工作，因为它会创建链接器错误。这两个函数都生成相同的符号，导致UB。此外，如果f(123)结果是一个数字，但f<int>(123)的结果是另一个数字，那么这已经是一个巨大的问题了。在VS2019中，如果同时使用这两个函数，则它们都返回0，但如果只有一个存在，则它们的结果要么是0，要么是3。 - ALX23z

好的，确实存在一个问题，但对我来说，这是一个msvc的bug。它以相同的方式命名了两个不同的实体。特别是在添加constexpr后，可以解决这个问题。 - Jarod42

这不是MSVC的错误。这两个声明都应该生成符号T f<T>(T);，这是一种ODR违规 - 为什么gcc和clang会生成T f(T);超出了我的理解。问题是：你如何使函数指针指向它们？ - ALX23z

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原文链接

- ALX23z · Accepted Answer

您这里有未定义行为。

与类不同，模板函数无法进行部分特化。像您编写的那样，模板函数可以进行完全特化。

template<>
void f(int value) {
  std::cout << "f<int>" << std::endl;
}

但是，“部分特化”往往会导致未定义行为，因为它被视为不相关的声明。

template<typename T>
void f(T value) {
  std::cout << "f<T>" << std::endl;
}

template<typename T>
void f(typename S<T>::type value) {
  std::cout << "f<S<T>>" << std::endl;
};
// These two are conflicting declarations for "f" and compiler has no way to disambiguate.
// Worse due to nature of templates it tends to fail to figure out that there is ambiguity. 
// How to differentiate the two anyways?

使用SFINAE来明确声明每个f的声明与哪些类型名称相关，以避免冲突。