C++ 模板专业化优先级。模板化专业化

Question

主题看起来有点混乱，但是我不知道如何更恰当地表述它，对不起=）

我们看下面的代码

#include <iostream>

template<typename T>
void f(T value) {
  std::cout << "f<T>" << std::endl;
}

template<>
void f(int value) {
  std::cout << "f<int>" << std::endl;
}

template<typename T>
struct S {
  using type = T;
};

template<typename T>
void f(typename S<T>::type value) {
  std::cout << "f<S<T>>" << std::endl;
};

int main() {
  f(123);
  f<int>(123);
}

输出是

$ ./testgcc 
f<int>
f<S<T>>

所以问题是为什么第一次调用会导致f<int> 特化，而第二次使用显式int 模板参数会导致调用“模板化”f<S<int>>()？标准中是否有规定如何在这种情况下实例化模板？

提前致谢！

PS 使用不同版本的 gcc 和 clang 进行测试 - 行为是相同的。我没有 Windows 系统可以用 MSVC 进行测试，但是我在 Godbolt 上进行了测试，MSVC 结果如下：

_main   PROC
        ; ....
        push    123                           ; 0000007bH
        call    void f<int>(int)                      ; f<int>
        add     esp, 4
        push    123                           ; 0000007bH
        call    void f<int>(int)                      ; f<int>
        ; ...

所以 MSVC 在这两种情况下都会调用 f<int>。此行为是否记录为实现定义？

Answer 1

你这里有 UB。

与类不同，模板函数不能部分特化。 模板函数可以像你写的那样完全特化

template<>
void f(int value) {
  std::cout << "f<int>" << std::endl;
}

但“部分专业化”往往会导致 UB，因为它被视为不相关的声明

template<typename T>
void f(T value) {
  std::cout << "f<T>" << std::endl;
}

template<typename T>
void f(typename S<T>::type value) {
  std::cout << "f<S<T>>" << std::endl;
};
// These two are conflicting declarations for "f" and compiler has no way to disambiguate.
// Worse due to nature of templates it tends to fail to figure out that there is ambiguity. 
// How to differentiate the two anyways?

使用 SFINAE 显式声明 f 的每个声明与哪些类型名相关，因此不存在冲突。

Answer 2

让我们从简单的案例开始：f(123);

在template<typename T> void f(typename S<T>::type)中，不能推导出T。

所以只有一个可行的函数f<T>(T) 和T=int

我们选择f<T>(T)（选择只发生在主模板上） 在专业化f<int>(int) 中解决。

第二种情况：f<int>(123);

现在，这两个功能都是可行的：

• template<typename T> void f(typename S<T>::type) 与 T=int
• f<T>(T) 与 T=int

第一个比第二个更专业，所以选择第一个。

注意：
Gcc、Clang 和 Mscv 同意 Demo。