专门为受限制的std::tuple定制std::hash被认为是未定义行为吗？

Question

我知道为通用的 std::tuple 专门定制 std::hash 是未定义行为。

但是，如果为特定的 tuple 定制 std::hash 呢？

例如，

namespace std {
  template<>
  struct hash<std::tuple<MyType, float>> {
    size_t operator()(const std::tuple<MyType, float>& t) const {
        // ...
    } 
  };
}

甚至可以使用带有某种 required is_all_same_as_v<Ts…, MyType> C++20 约束的std::tuple<Ts ...>，以确保元组中的所有类型都完全等于MyType。

例如，

namespace std {
  template<typename... Ts>
    requires (sizeof...(Ts) > 0 && is_all_same_as_v<Ts..., MyType>)
  struct hash<std::tuple<Ts...>> {
    size_t operator()(const std::tuple<Ts...>& t) const {
        // ...
    } 
  };
}

这仍然被认为是未定义的行为吗？如果是，为什么？

编辑：确保检查参数包的大小至少为1，以避免特化std::hash<std::tuple<>>，这是绝对未定义的行为。

- supernun

---

可以的。"[namespace.std]/2"规定：除非明确禁止，程序可以向命名空间std添加任何标准库类模板的模板专门化声明，前提是（a）所添加的声明依赖于至少一个程序定义的类型，且（b）该专门化满足原始模板的标准库要求。"hash<std::tuple<MyType, float>>"显然符合任何合理定义下"MyType"的依赖关系（标准似乎没有正式定义这种“依赖于”的关系；可能适用于依赖名称的规则）。 - Igor Tandetnik

一开始，我不确定 required is_all_same_as_v<Ts…, MyType> 是否会使模板“依赖于” MyType。很可能是的，只要添加这样的特化不会干扰查找其他不提及 MyType 的特化。 - Igor Tandetnik

Answer 1

规则在 [namespace.std]/2 中如下:

除非明确禁止，程序可以为任何标准库类模板添加模板特化到命名空间std中，前提是 (a) 添加的声明依赖于至少一个程序定义类型，并且 (b) 特化符合原始模板的标准库要求。

在此，程序定义类型来自[defns.prog.def.type]，它指：

非闭包类类型或枚举类型，不属于C++标准库并且未由实现定义，或者是非实现提供的lambda表达式的闭包类型，或者是程序定义特化的实例化

您对 std::tuple<MyType, float> 的 std::hash 特化是正确的，因为它依赖于至少一个程序定义类型 (MyType)，并且满足 std::hash 的要求。

你对于std::tuple<Ts...>的std::hash的其他特化，只要所有的Ts...都是特定的MyType，也是可以的，原因与之前相同（只要你的限制条件明确排除了std::tuple<>）。那也是程序定义的类型。

你用什么机制来创建或约束专门化并不重要，只要你提供的任何专门化依赖于至少一个程序定义的类型即可。

（请注意，仅提供某些约束是不够的。我的上一个答案版本误读了你的约束条件，仅检查所有类型是否相同。虽然受到了约束，但仍会为像std::tuple<std::string，std::string>这样的类型创建专门化，其中没有程序定义的类型，因此将产生未定义的行为）。

如果是这样，为什么？

这里的问题最终在于一致性。谁被允许专门化什么，何处进行专门化。如果标准库可以提供专门化，您不希望与其冲突。更广泛地说，如果多个库尝试为常见事物定义专门化，则如果每个库仅为其自己的类型提供专门化，将特别有用-否则，如果多个库都尝试提供 std :: hash <std :: tuple <int>>，那对任何人都不会有好处。

- Barry

---

这是一个非常好的、非常重要的观点，元组特化应该确保元组中至少有一个元素！ - supernun

有人可能会认为，“添加的声明”是一个缺陷：不仅声明必须提到程序定义的类型，而且它必须仅影响涉及其中一个的特化的解释。 - Davis Herring