传递重载函数指针及其参数时的错误类型推导

Question

我正在尝试为std::invoke提供一个包装器，以完成推导函数类型的工作，即使函数已重载。
（我昨天为可变参数和方法指针版本问了一个相关问题）。

当函数有一个参数时，此代码 (C++17) 在正常重载条件下按预期工作：

#include <functional>

template <typename ReturnType, typename ... Args>
using FunctionType = ReturnType (*)(Args...);

template <typename S, typename T>
auto Invoke (FunctionType<S, T> func, T arg)
{   
    return std::invoke(func, arg);
}

template <typename S, typename T>
auto Invoke (FunctionType<S, T&> func, T & arg)
{   
    return std::invoke(func, arg);
}

template <typename S, typename T>
auto Invoke (FunctionType<S, const T&> func, const T & arg)
{
    return std::invoke(func, arg);
}

template <typename S, typename T>
auto Invoke (FunctionType<S, T&&> func, T && arg)
{   
    return std::invoke(func, std::move(arg));
}

更多的输入参数显然需要减少代码膨胀，但这是一个单独的问题。

如果用户的重载仅因常量/引用而不同，如下所示：

#include <iostream>

void Foo (int &)
{
    std::cout << "(int &)" << std::endl;
}

void Foo (const int &)
{
    std::cout << "(const int &)" << std::endl;
}

void Foo (int &&)
{
    std::cout << "(int &&)" << std::endl;
}

int main()
{
    int num;
    Foo(num);
    Invoke(&Foo, num);

    std::cout << std::endl;

    Foo(0);
    Invoke(&Foo, 0);
}

然后Invoke错误地推断出该函数，输出为 g++：

(int &)
(const int &)

(整数&&)
(const int &)

和叮当++：

(int &)
(const int &)

(整数&&)
(整数&&)

（感谢 geza 指出 clang 的输出不同）。

因此Invoke具有未定义的行为。

我怀疑元编程将是解决这个问题的方法。 无论如何，是否可以在Invoke站点正确处理类型推导？

Answer 1

理论

对于每个函数模板Invoke ，模板参数推导（必须成功才能考虑重载决议）考虑每个Foo以查看它是否可以为所涉及的一个函数参数（ func ）推导出多个模板参数（此处为两个）。 只有当恰好有一个Foo匹配时，整体推导才能成功（因为否则无法推导S ）。 （这或多或少在评论中有所说明。）

第一个（“按值”） Invoke永远不会存活：它可以从任何Foo推导出来。 类似地，第二（“非const参考”）过载接受前两个Foo秒。 请注意，无论Invoke的其他参数如何（对于arg ），这些都适用！

第三个（ const T& ）重载选择相应的Foo重载并推导出T = int ； 最后一个与最后一个重载（其中T&&是正常的右值引用）做同样的事情，因此拒绝左值参数，尽管它的通用引用（在这种情况下将T推导出为int& （或const int& ）并与func的推导冲突）。

编译器

如果arg是一个右值（并且像往常一样，不是 const），那么两个合理的Invoke重载在推导时都会成功，并且T&&重载应该获胜（因为它将右值引用绑定到一个rvalue ）。

对于评论中的案例：

template <typename U>
void Bar (U &&);
int main() {
  int num;
  Invoke<void>(&Bar, num);
}

由于涉及函数模板，因此不会从&Bar推导，因此在每种情况下都成功推导了T （作为int ）。 然后，对每种情况再次进行推导，以确定要使用的Bar （如果有），分别推导出U为fail 、 int& 、 const int&和int& 。 int&情况是相同的，而且明显更好，所以调用是模棱两可的。

所以Clang就在这里。 （但这里没有“未定义的行为”。）

解决方案

我没有给你一个通用的答案； 由于某些参数类型可以接受多个值类别/常量限定对，因此在所有这些情况下都不容易正确模拟重载解析。 已经有人提议以某种方式具体化重载集； 您可能会考虑这些方面的当前技术之一（例如每个目标函数名称的通用 lambda ）。