用户定义的转换函数和引用类型的强制转换

Question

我遇到了以下代码的编译错误：

我遇到了以下代码的编译错误：

class SymbolGroup
{
  std::string d_;

public:
  SymbolGroup(std::string a):d_(a){}

  // explicit operator const std::string&() const { return d_;} // compiles
  explicit operator std::string() const { return d_;} // Does not compile
};

inline
bool operator==(const SymbolGroup& lhs, const SymbolGroup& rhs)
{
  return static_cast<const std::string&>(lhs) ==
    static_cast<const std::string&>(rhs);
}

int main(){

  SymbolGroup a("hello");
  SymbolGroup b("hello");

  if (a==b)
    std::cout << "they are the same\n";

  return 0;
}

如果在用户定义的类型转换行中没有使用 'const' 和 '&'，则在使用 --std=c++11 标志的 g++ (4.8) 中无法编译：

错误：无效的引用初始化类型 'std::string& {aka std::basic_string&}'，表达式类型为 'const string {aka const std::basic_string}' explicit operator std::string&() const { return d_;}

这段代码可以在 Clang 上两种方式都编译。哪个编译器是正确的？这段代码应该编译吗 operator std::string()？

- ENIGMA

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我没有收到任何编译错误。 - Cory Kramer

@CoryKramer 你是用没有 'const' 和 '&' 的版本编译的吗？ - ENIGMA

只是提醒一下 - 如果你在询问代码无法编译的问题，最好将示例写成无法编译的代码，这样人们就可以快速复制和粘贴。 - Barry

好的，在似乎是我第十次回答这个问题之后，我终于把它搞对了。大概吧。 - Barry

Answer 1

更新 我之前的回答完全错误。抱歉！简而言之，clang接受这段代码是正确的，gcc拒绝它是不正确的。

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首先，来自[expr.static.cast]：

表达式e可以使用形如static_cast<T>(e)的static_cast显式转换为类型T，如果声明T t(e);是良好形式的，对于一些虚构的临时变量t（8.5）。

因此，实际上我们正在尝试从类型为SymbolGroup const&的对象显式地直接初始化一个类型为std::string const&的对象。有一个专门关于通过转换函数初始化引用的部分：“直接引用绑定的转换函数初始化”[over.match.ref]：

在满足8.5.3规定的条件下，引用可以直接绑定到glvalue或类prvalue，该glvalue或类prvalue是通过将初始化表达式应用于转换函数得到的。重载分辨率用于选择要调用的转换函数。假设“cv1 T”是要初始化的引用的基础类型，“cv S”是初始化器表达式的类型，其中S是类类型，则候选函数如下所述选择： - 考虑S及其基类的转换函数。那些不是显式的、且满足[...]的转换函数是候选函数。对于直接初始化，那些不被隐藏在S中且产生类型“lvalue reference to cv2 T2”或“cv2 T2”或“rvalue reference to cv2 T2”的显式转换函数，其中T2与T类型相同或可以通过合格转换（4.4）转换为类型T，也是候选函数。

第一部分不适用，因为我们的转换函数是显式的，所以我省略了它。第二部分适用。我们有cv1 T是const std::string，所以我们的转换函数到std::string是一个候选函数，因为std::string可以通过资格转换转换为const std::string。

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这里gcc是错误的，我提交了bug 66893，得到了我们自己的C++专家和全能好人Jonathan Wakely以及头号Clang开发人员和C++标准编辑Richard Smith的确认（在我彻底尴尬地提交了一个Clang bug之后）。

- Barry

Answer 2

先生，答案非常简单。不要像这样在返回时转换为const引用：

return static_cast<const std::string&>(lhs) == static_cast<const std::string&>(rhs);

将您的类型转换为 std::string:

return static_cast<std::string>(lhs) == static_cast<std::string>(rhs);

享受编程代码的乐趣 :)

- bartop

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这并没有回答问题。此外，OP想要避免复制字符串。 - Barry

问题在于 (const std::string&)(lhs) == (const std::string&)(rhs); 可以编译通过，而 static_cast<const std::string&>(lhs) == static_cast<const std::string&>(rhs); 则不能。这个差异是否在标准中说明了呢？ - dewaffled

据我所知，在C++中使用C风格的转换是很危险的，因为它会让编译器自行选择转换方式。因此，它可以同时执行静态、常量和重新解释转换。也许在你的例子中，它同时使用了静态和常量转换。 - bartop

@bartop 我认为问题在于这种行为是标准规定还是gcc的bug，因为clang可以编译带有static_cast的代码。 - dewaffled