以递归方式为变量函数构建返回类型时的奇怪行为

Question

这可能是一个非常简单的解释，但我将尽可能多地讲述背景故事，以防我错了。非常抱歉，我太罗嗦了。我正在使用gcc4.5，并且我意识到c++0x支持仍然是实验性的，但我将假设我看到的行为是有与bug无关的原因的。

我正在试验各种函数模板。最终目标是在std::pair之外构建一个cons-list。它并不意味着是一个自定义类型，只是一个由pair对象组成的字符串。构造列表的函数必须以某种方式递归，最终的返回值取决于递归调用的结果。作为添加的扭曲，连续的参数在插入到列表中之前被添加在一起。因此，如果我传递1，2，3，4，5，6，最终结果应该是{1+2，{3+4，5+6}}。

我最初的尝试相当天真。具有两个重载的函数Build。其中一个接受了两个相同的参数，并简单地返回了它们的和。另一个采用两个参数和一个参数包。返回值是由两个设置参数和递归调用组成的对。回想起来，这显然是一个有缺陷的策略，因为当我试图弄清楚函数的返回类型时，函数没有声明，所以它别无选择，只能解析为非递归版本。

我能理解。我感到困惑的是第二次迭代。我决定让这些函数成为模板类的静态成员。函数调用本身不是参数化的，而是整个类都参数化。我的假设是，当递归函数试图生成它的返回类型时，它会用它自己的静态函数实例化一个全新版本的结构，然后一切都会自己解决。

结果是：“错误:对BuildStruct<double, double, char, char>::Go(const char&, const char&)的调用没有匹配的函数”

有问题的代码：

static auto Go(const Type& t0, const Type& t1, const Types&... rest)
    -> std::pair<Type, decltype(BuildStruct<Types...>::Go(rest...))>

我的困惑来自于这样一个事实，即BuildStruct的参数应该始终与发送给BuildStruct::Go的参数的类型相同，但是在错误代码中，Go缺少了最初的两个双精度参数。这里我漏掉了什么？如果我最初关于如何选择静态函数的假设是不正确的，为什么它要尝试调用错误的函数，而不是根本找不到函数呢？它似乎只是随意地混合类型，我就是想不出为什么。如果我向初始调用添加额外的参数，它总是深入到失败之前的最后一步，所以可以推测递归本身至少是部分工作的。这与最初的尝试形成了直接的对比，最初的尝试总是无法立即找到函数调用。

最终，我克服了这个问题，使用了一个相当优雅的解决方案，几乎不像前两个尝试中的任何一个。所以我知道怎么做我想做的事。我正在为我所看到的失败寻找一个解释。

完整的代码要遵循，因为我确信我的口头描述是不够的。如果您觉得有必要执行代码并亲自查看，请先执行一些样板文件。然后是第一次尝试，这是合理的失败，然后是第二次尝试，没有。

#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;

#include <utility>

template<typename T1, typename T2>
std::ostream& operator <<(std::ostream& str, const std::pair<T1, T2>& p) {
  return str << "[" << p.first << ", " << p.second << "]";
}

//Insert code here    

int main() {
  Execute(5, 6, 4.3, 2.2, 'c', 'd');
  Execute(5, 6, 4.3, 2.2);
  Execute(5, 6);

  return 0;
}

非结构化解决方案：

template<typename Type>
Type BuildFunction(const Type& t0, const Type& t1) {
  return t0 + t1;
}

template<typename Type, typename... Rest>
auto BuildFunction(const Type& t0, const Type& t1, const Rest&... rest)
      -> std::pair<Type, decltype(BuildFunction(rest...))> {
  return std::pair<Type, decltype(BuildFunction(rest...))>
                  (t0 + t1, BuildFunction(rest...));
}

template<typename... Types>
void Execute(const Types&... t) {
  cout << BuildFunction(t...) << endl;
}

由此产生的错误：

test.cpp: In function 'void Execute(const Types& ...) [with Types = {int, int, double, double, char, char}]':
test.cpp:33:35:   instantiated from here
test.cpp:28:3: error: no matching function for call to 'BuildFunction(const int&, const int&, const double&, const double&, const char&, const char&)'

结构解决方案：

template<typename... Types>
struct BuildStruct;

template<typename Type>
struct BuildStruct<Type, Type> {
  static Type Go(const Type& t0, const Type& t1) { return t0 + t1; }
};

template<typename Type, typename... Types>
struct BuildStruct<Type, Type, Types...> {
  static auto Go(const Type& t0, const Type& t1, const Types&... rest)
        -> std::pair<Type, decltype(BuildStruct<Types...>::Go(rest...))> {
    return std::pair<Type, decltype(BuildStruct<Types...>::Go(rest...))>
               (t0 + t1, BuildStruct<Types...>::Go(rest...));
  }
};

template<typename... Types>
void Execute(const Types&... t) {
  cout << BuildStruct<Types...>::Go(t...) << endl;
}

由此产生的错误：

test.cpp: In instantiation of 'BuildStruct<int, int, double, double, char, char>':
test.cpp:33:3:   instantiated from 'void Execute(const Types& ...) [with Types = {int, int, double, double, char, char}]'
test.cpp:38:41:   instantiated from here
test.cpp:24:15: error: no matching function for call to 'BuildStruct<double, double, char, char>::Go(const char&, const char&)'
test.cpp:24:15: note: candidate is: static std::pair<Type, decltype (BuildStruct<Types ...>::Go(BuildStruct<Type, Type, Types ...>::Go::rest ...))> BuildStruct<Type, Type, Types ...>::Go(const Type&, const Type&, const Types& ...) [with Type = double, Types = {char, char}, decltype (BuildStruct<Types ...>::Go(BuildStruct<Type, Type, Types ...>::Go::rest ...)) = char]
test.cpp: In function 'void Execute(const Types& ...) [with Types = {int, int, double, double, char, char}]':
test.cpp:38:41:   instantiated from here
test.cpp:33:3: error: 'Go' is not a member of 'BuildStruct<int, int, double, double, char, char>'

Answer 1

阅读评论，这似乎足够清楚，这是特定版本的G++中的一个非常本地化的错误，这就是所有的答案。