初始化列表中的隐式转换失败

Question

考虑以下代码片段：

#include <unordered_map>

void foo(const std::unordered_map<int,int> &) {}

int main()
{
        foo({});
}

使用GCC 4.9.2会失败，并显示以下错误信息：

map2.cpp:7:19: error: converting to ‘const std::unordered_map<int, int>’ from initializer list would use explicit constructor ‘std::unordered_map<_Key, _Tp, _Hash, _Pred, _Alloc>::unordered_map(std::unordered_map<_Key, _Tp, _Hash, _Pred, _Alloc>::size_type, const hasher&, const key_equal&, const allocator_type&) [with _Key = int; _Tp = int; _Hash = std::hash<int>; _Pred = std::equal_to<int>; _Alloc = std::allocator<std::pair<const int, int> >; std::unordered_map<_Key, _Tp, _Hash, _Pred, _Alloc>::size_type = long unsigned int; std::unordered_map<_Key, _Tp, _Hash, _Pred, _Alloc>::hasher = std::hash<int>; std::unordered_map<_Key, _Tp, _Hash, _Pred, _Alloc>::key_equal = std::equal_to<int>; std::unordered_map<_Key, _Tp, _Hash, _Pred, _Alloc>::allocator_type = std::allocator<std::pair<const int, int> >]’

与其他编译器/库实现的测试：

• GCC < 4.9接受此代码而不抱怨，
• 带有libstdc++的Clang 3.5会失败并显示类似的消息，
• 带有libc++的Clang 3.5将接受此代码，
• ICC 15.something 接受此代码（不确定它使用的是哪个标准库）。

还有几个令人困惑的点：

• 用std::map替换std::unordered_map会使错误消失，
• 用foo({{}})代替foo({})也会使错误消失。

同样，在所有情况下，将{}替换为非空初始化列表都能按预期工作。

所以我的主要问题是：

• 谁在这里正确？上面的代码格式良好吗？
• 双大括号语法 foo({{}}) 到底是如何使错误消失的？

编辑修正了一些拼写错误。

- bluescarni

Answer 1

你的代码使用了一个带有花括号初始化列表的间接初始化语法，这被称为复制列表初始化。

为此情况选择最佳可行构造函数的重载解析过程在C++标准的下一节中描述：

§ 13.3.1.7 列表初始化的初始化[over.match.list] 当非聚合类类型 T 的对象进行列表初始化 (8.5.4) 时，重载决议会在两个阶段选择构造函数：

- 首先，候选函数是类 T 的初始化器列表构造函数 (8.5.4)，参数列表由初始化器列表作为单个参数组成。 - 如果没有可行的初始化器列表构造函数，则再次执行重载决议，其中候选函数是类 T 的所有构造函数，参数列表由初始化器列表的元素组成。

如果初始化器列表没有元素，并且 T 有一个默认构造函数，则省略第一阶段。在复制列表初始化中，如果选择了显式构造函数，则初始化是不合法的。[注意：这与其他情况（13.3.1.3、13.3.1.4）不同，在这些情况下，只有转换构造函数被考虑用于复制初始化。该限制仅适用于此初始化是重载决议最终结果的一部分的情况。—注]。

根据这个，通常比起其他构造函数，初始化列表构造函数（只需一个匹配类型为std::initializer_list<T>的构造函数参数）更受青睐，但是如果有默认构造函数可用，并且用于列表初始化的花括号初始化列表为空，则不适用。

在此需要注意的是，由于LWG问题2193，标准库容器的构造函数集合在C++11和C++14之间发生了变化。对于std::unordered_map，我们关心以下区别:

C++11:

explicit unordered_map(size_type n = /* impl-defined */,
                     const hasher& hf = hasher(),
                     const key_equal& eql = key_equal(),
                     const allocator_type& alloc = allocator_type());

unordered_map(initializer_list<value_type> il,
            size_type n = /* impl-defined */,
            const hasher& hf = hasher(),
            const key_equal& eql = key_equal(),
            const allocator_type& alloc = allocator_type());

C++14：

unordered_map();

explicit unordered_map(size_type n,
                     const hasher& hf = hasher(),
                     const key_equal& eql = key_equal(),
                     const allocator_type& alloc = allocator_type());

unordered_map(initializer_list<value_type> il,
            size_type n = /* impl-defined */,
            const hasher& hf = hasher(),
            const key_equal& eql = key_equal(),
            const allocator_type& alloc = allocator_type());

换句话说，根据语言标准（C++11/C++14），存在不同的默认构造函数（可以无需参数调用的构造函数），并且在C++14中，关键是默认构造函数现在变为非显式（non-explicit）。

这个改变是为了让人们能够这样说：

std::unordered_map<int,int> m = {};

或者：

std::unordered_map<int,int> foo()
{
    return {};
}

这两种方式在语义上等同于您的代码（将{}作为函数调用的参数来初始化std::unordered_map<int,int>）。

也就是说，对于符合C++11标准的库，错误是预期的，因为所选的（默认）构造函数是explicit，因此代码是不合法的：

explicit unordered_map(size_type n = /* impl-defined */,
                     const hasher& hf = hasher(),
                     const key_equal& eql = key_equal(),
                     const allocator_type& alloc = allocator_type());

如果一个C++14兼容的库，出现错误是不被期望的，因为所选择的（默认）构造函数是非explicit的，并且代码是合法的：

unordered_map();

因此，您遇到的不同行为完全与使用不同编译器/编译器选项的libstdc++和libc++版本有关。

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我怀疑这只是因为您使用的libstdc++版本中的std :: map已经升级到C ++ 14。将std :: unordered_map替换为std :: map就可以解决问题。

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将foo({})替换为foo({{}})也使错误消失了。 为什么？

因为现在这是一个 复制列表初始化，使用一个非空的 花括号初始化列表（即，它里面有一个元素，使用空的花括号初始化列表 {}进行初始化），所以第一阶段 §13.3.1.7 [over.match.list]/p1 中的规则（之前引用过）优先选择初始化程序列表构造函数而不是其他构造函数。该构造函数不是explicit的，因此调用是符合语法的。

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在所有情况下，将{}替换为非空初始化列表都能按预期工作。为什么？

与上面相同，重载决议最终会结束于§13.3.1.7 [over.match.list]/p1的第一阶段。

- Piotr Skotnicki

Answer 2

参考[dcl.init.list]/3，对于引用的列表初始化定义如下：

否则，如果T是一个引用类型，则以被T引用的类型的prvalue临时变量为参数，进行复制列表初始化或直接列表初始化，具体取决于引用的初始化方式，并将引用绑定到该临时变量。

因此，您的代码失败是因为

std::unordered_map<int,int> m = {};

失败。对于这种情况，通过[dcl.init.list] / 3中的以下内容来覆盖列表初始化：

否则，如果初始化程序列表没有元素并且T是具有默认构造函数的类类型，则对象将进行值初始化。

因此，将调用对象的默认构造函数¹。
现在到关键部分： 在C++11中，unordered_map具有此默认构造函数²：

explicit unordered_map(size_type n = /* some value */ ,
                       const hasher& hf = hasher(),
                       const key_equal& eql = key_equal(),
                       const allocator_type& a = allocator_type());

显然，通过复制列表初始化调用此explicit构造函数是不合法的，[over.match.list]:

在复制列表初始化中，如果选择了一个explicit构造函数，则该初始化是不合法的。

自C++14以来，unordered_map声明了一个非显式的默认构造函数：

unordered_map();

因此，C++14标准库实现应该可以无需问题地编译这段代码。libc++可能已经更新，但是libstdc++则落后了。

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¹⁾ [dcl.init]/7:

对于类型为T的对象进行值初始化意味着：
— 如果T是一个有用户提供的构造函数（12.1节）的（可能是cv限定符的）类类型（第9节），则调用T的默认构造函数 […];

²⁾ [class.ctor]/4:

类X的默认构造函数是一个可以不带参数调用的类X的构造函数。

- Columbo