为什么我的(C++)编译器在使用std::endl时要实例化我的参数包类？

Question

考虑以下简短的程序。

#include <iostream>

template< typename ... Ts >
class foobar
{
    static_assert( sizeof...(Ts) > 0 );
};

template< typename ... Ts >
std::ostream& operator<<( std::ostream& o, const foobar< Ts... >& )
{
    return o;
}

int main(void)
{
    std::cout << "This has nothing to do with foobar" << std::endl;
}

当我们试图编译这个时，我们会得到...

ted@tedscomputer:~/Projects/emptypack$ g++ -o emptypack main.cpp
main.cpp: In instantiation of ‘class foobar<>’:
main.cpp:17:63:   required from here
main.cpp:6:34: error: static assertion failed
    6 |     static_assert( sizeof...(Ts) > 0 );
      |                    ~~~~~~~~~~~~~~^~~
ted@tedscomputer:~/Projects/emptypack$

我知道std::endl有点奇怪（以至于它实际上拥有自己的StackOverflow标签），但是这里到底出了什么问题？为什么编译器尝试使用空类型参数来实例化我的完全无关的类，失败，并生成一个错误？

更重要的是，每次我编写一个带参数包的类，我是否都需要确保它可以不带任何类型参数进行实例化，即使这对于程序逻辑来说毫无意义，只是为了防止它接近std::endl？

- Ted Middleton

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对于任何想知道的人，这种情况在GCC、Clang和MSVC上都会发生，所有三种编译器都提供类似无用的诊断信息。 - HolyBlackCat

将条件移动到“requires”中可以解决问题。 - HolyBlackCat

是的，因为这会使得推断出Ts为空参数包（https://dev59.com/gVMI5IYBdhLWcg3wDXHi）成为一种替换失败，而不是在实例化类时硬性失败（我认为是为了查找转换构造函数？）。 - Artyer

Answer 1

@Artyer 发现了这个:

[temp.arg.explicit]/4

...[注1: 如果尾随的模板参数包没有被推导出来，则会被推导为空模板参数序列。— 结束注释]

通常，如果你只是将特定类型的对象传递给第二个参数，条件是不满足的:

::operator<<(std::cout, foobar<int>{}); // compiles

即使你传递了一个不同类型的对象，条件仍然不满足：

// Causes `error: no matching function for call to 'operator<<'`,
// does NOT trigger the `static_assert`.
::operator<<(std::cout, 0);

我猜测这是因为编译器试图从参数类型中推断出Ts...，但失败了。

如果我们将参数拼写为std::enable_if_t<true, const foobar<Ts...> &>，则条件总是满足的，因为无法从中推断出Ts...，编译器甚至不尝试。

但是为什么我们的情况下条件得到满足呢？因为std::endl是一个函数模板（未指定模板参数），没有类型，因此无法从中推断任何内容。

- HolyBlackCat

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有些高调的人嘲笑我使用 endl，就像这样：endl(std::cout<<"无论接下来发生什么"); 这看起来相当表达清晰、简单，并且不容易出现故障。 - Red.Wave