递归尾随返回类型的名称解析

Question

我发现显式返回类型和自动跟踪返回类型之间有一个奇怪的区别。

在下面的代码中，我们在一个整数和一个iter函数上定义了一个结构模板，它使用一个这种类型的对象作为参数。返回类型取决于模板值递减后调用自身的结果。

为了打破实例化循环(至少我是这么想的)，我提供了一个专门化，它返回一个非依赖类型。

我们有一个toy来实例化模板。

下面是一些代码：

template<int i> struct Int {};

constexpr auto iter(Int<0>) -> Int<0>;

template<int i> constexpr auto iter(Int<i>) -> decltype(iter(Int<i-1>{}));

int main(){
  decltype(iter(Int<10>{})) a;
}

这个代码在gcc 4.9和clang 3.5中都不起作用。这两种方法都触发无限实例化(它们与专用的大小写不匹配)。

rec.cpp:11:62: fatal error: recursive template instantiation exceeded maximum depth of 256
template<int i> constexpr auto iter(Int<i>) -> decltype(iter(Int<i-1>{}));

现在，如果我们使用C++14 decltype(auto)并为模板提供一个主体，它将返回完全相同的内容：

template<int i> struct Int {};

constexpr auto iter(Int<0>) -> Int<0>;

template<int i>
constexpr auto iter(Int<i>) -> decltype(auto) {
  return iter(Int<i-1>{});
}

int main(){
  decltype(iter(Int<10>{})) a;
}

现在，这两种方法都适用于编译器，并按预期的方式运行。

我试着用不同的方法来表达专业化，并把它移动了一点(注意它的位置)，但这并不能阻止它的自焚；

我还试图在代码中添加更多的decltype和declval，但似乎无法使C++11语法正常工作。

有人能解释一下名称查找的两个语法之间的区别吗？

Answer 1

这是因为重载解析、模板重载解析、模板声明实例化和模板定义实例化的相对顺序。

让我们先看看C++11的情况。当编译器需要计算decltype(iter(Int<0>{}))时，它会对使用参数prvalue Int<0>调用的名称iter执行重载解析。由于模板位于重载集中，所以我们应用14.8.3 temp.over

函数模板可以通过名称的(非模板)函数或同名的(其他)函数模板重载。当写入对该名称的调用(显式或隐式使用运算符符号)时，对每个函数模板执行模板参数演绎(14.8.2)和检查任何显式模板参数(14.3)，以查找可与该函数模板一起使用的模板参数值(如果有的话)，以实例化可以使用调用参数调用的函数模板专门化。..。

因此，声明template<int i> constexpr auto iter(...) -> ...被用i = 0实例化(14.7.1p10 temp.inst)，这迫使我们对decltype(iter(Int<-1>{}))进行求值，并从负整数的兔子洞中消失。

重要的是，over.match.best)，会是一个更好的重载(增加13.3.3p1的constexpr auto iter(Int<0>) -> Int<0>，因为我们从来没有达到这个程度；编译器正欢快地走向负无穷大)。

相反，通过推导返回类型7.1.6.4p12，dcl.spec.auto适用于：

12 -当定义被实例化时，将在其声明类型中带有占位符的函数模板返回类型扣减。

由于定义实例化发生在模板重载解析(14.7.1p3)之后，因此错误的模板iter<0>从未被实例化；14.8.3p5：

5-只需要函数模板专门化的签名才能在一组候选函数中输入专门化。因此，只需要函数模板声明就可以解析模板专门化是候选调用的调用。

这里iter<0>的“签名”是(Int<0>) -> decltype(auto)，一个包含占位符类型(7.1.6.4)的签名。

建议的解决办法:使用SFINAE防止对iter(Int<-1>{})的任何尝试调用

template<int i> constexpr auto iter(Int<i>)
  -> decltype(iter(typename std::enable_if<i != 0, Int<i-1>>::type{}));
                   ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^        ^^^^^^^

请注意，SFINAE必须在decltype内部，实际上在对iter的调用中。