在switch条件语句中将类隐式转换为枚举类型

Question

g++ 4.9.0接受以下代码：

enum E { foo };

struct C {
  operator E() const { return foo; }
  operator E() { return foo; }
};

int main() {
  C c;
  switch (c) {
    case foo: break;
  }
}

但是clang 3.4.1会拒绝它，并显示以下诊断信息：

12 : error: multiple conversions from switch condition type 'C' to an integral or enumeration type
switch (c)
^ ~
5 : note: conversion to enumeration type 'E'
operator E() const { return foo; }
^
6 : note: conversion to enumeration type 'E'
operator E() { return foo; }
^

哪一个是正确的？这是clang的bug，g++的bug，libstdc++的bug，标准缺陷还是其他问题？我做了什么愚蠢的事情吗？

在引发这个问题的代码中，C是std::atomic，而std::atomic::operator T被重载为const和const volatile的cv限定符。

两个编译器都接受E e = c;，所以看起来与switch语句有关。

- Oktalist

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与这个问题相关。 - Shafik Yaghmour

请注意，clang 3.4.1 在使用“-std=c++1y”时是可以接受的。 - ecatmur

正如dyp先前注意到的(该评论现已消失)，问题的关键在于上下文隐式转换是否是C ++ 11的一部分，这就是为什么这与在switch语句的条件中具有模板和非模板转换运算符的类相关，尽管特定问题不同。 - Shafik Yaghmour

Answer 1

这是C++11和C++14之间的一个区别; 在C++14模式下(-std=c++1y)，clang正确地接受它，并在C++11模式下(-std=c++11)拒绝它，而gcc在C++11模式下接受它是错误的。

通过论文n3323更改了switch语句的行为，该论文发布后才定稿C++11标准。

在C++11中，[stmt.switch]如下：

2 - 条件应为整数类型、枚举类型或类类型，对于该类类型存在一个非显式转换函数到整数或枚举类型（12.3）。[...]

在n3936中(根据n3323的措辞)：

2 - 条件应为整数类型、枚举类型或类类型。如果是类类型，则将条件在上下文中隐含转换(第4条)为整数或枚举类型。

上下文隐式转换是隐式转换的一种变体（即需要声明T t = e才能正常工作）；为了使上下文隐式转换有效，允许类类型E具有多个转换函数，但在上下文中有效的所有转换函数必须具有相同的返回类型模数cv和引用限定符：[conv]

5 - [...]搜索E的转换函数，其返回类型为cvT或对cvT的引用，以便上下文允许使用T。 必须恰好有一个这样的T。

在一个switch语句中，上下文隐式转换是到整数或枚举类型，所以C必须至少有一个非explicit转换函数到cv整数或枚举类型或引用cv整数或枚举类型，而所有它的转换函数到cv整数或枚举类型或引用cv整数或枚举类型必须具有相同的基础类型。

一个相当不错的解决方法（如n3323中所述）是使用一元加号将switch语句的参数强制转换为算术类型：

  switch (+c) {
    // ...

- ecatmur

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在C++11模式下失败是因为有多个转换吗？ - David G

@0x499602D2 是的，没错；在C++14中是可以的，因为虽然有两个转换，但它们是到相同的类型，除了cv和引用。 - ecatmur

Answer 2

我相信在使用哪个版本的标准取决于clang是否正确。我通常使用N3485作为C++11修复后的参考，但可以争论我在Classes with both template and non-template conversion operators in the condition of switch statement中指出的更改是附加内容，因此实际上是C++1y的一部分。

因此，如果认为上下文隐式转换是一种补充，则clang对于草案C++11标准是正确的。由于第6.4.2节switch语句，其中写道（从现在开始强调我的话）：

条件必须是整数类型、枚举类型或类类型，对于该类类型存在单个非显式转换函数到整数或枚举类型（12.3）。[...]

在C++1y中，这应该是可接受的代码，并且在clang中以C++1y模式运行似乎证实了这一点（查看实际运行效果）。

我们可以从草案C++1y标准第6.4.2节switch语句中看到，这涉及上下文隐式转换。第二段说：

条件必须是整数类型、枚举类型或类类型。如果是类类型，则将条件在上下文中隐式转换（第4条）为整数或枚举类型。

我们可以看到我们需要使用的部分是4 标准转换，第五段涵盖了这些情况，它说：

特定的语言结构需要将其转换为具有指定集合中一种适当类型的值。在这种情况下出现的类类型 E 的表达式 e 被称为上下文隐式转换到指定的类型 T，并且仅当 e 可以被隐式转换为类型 T 时才是良好的形式。T 的确定如下：在 E 中搜索返回类型为 cv T 或 cv T 的引用的转换函数，使得 T 在上下文中允许使用。必须恰好存在一个这样的 T。

- Shafik Yaghmour