从继承类型推导模板参数

Question

我想要如下设置：

template <typename T> class a {};

class b : public a<int> {};

template <typename T>
void do_foo(std::unique_ptr<a<T>> foo)
{
    // Do something with foo
}

int main()
{
    do_foo(std::make_unique<b>());
}

编译失败，并带有 template argument deduction/substitution failed 和 mismatched types 'a<T>' and 'b' 的注释。这是不言自明的。我可以写do_foo<int>(std::make_unique<b>()); 来帮助编译器，但是我重复自己写int 两次。

在这种情况下，有没有办法让编译器推断出模板参数？你会怎么称呼这种行为？我尝试搜索诸如“继承类型的模板类型推导”、“多态模板推导”等内容。

Answer 1

有没有办法让编译器在这种情况下推导出模板参数？

没有。不在 C++14（甚至 C++20）中。

你会怎么称呼这种行为？

符合标准。具体来说，本段适用：

[temp.deduct.call]

4一般情况下，演绎过程都会尝试寻找模板 将使推导的A 与A 相同的参数值（之后 type A 如上所述进行转换）。然而，有 三种不同的情况：

• 如果原始P 是引用类型，则推导出的A（即引用所引用的类型）可以比 转换后的A。
• 转换后的A 可以是另一个指针或指向成员类型的指针，可以通过限定转换为推导的A 转换 ([conv.qual])。
• 如果P 是一个类并且P 具有simple-template-id 形式，那么转换后的A 可以是推导的A 的派生类。 同样，如果P 是一个指向以下形式的类的指针 simple-template-id，转换后的A可以是一个指向派生类的指针，该派生类由推导的A指向。

这是一个详尽的案例列表，其中模板参数可以从函数参数中有效推导出来，即使它与函数参数的模式不匹配完全。第一个和第二个项目符号处理诸如

template<class A1> void func(A1&){}
template<class A2> void func(A2*){}

int main() {
    const int i = 1;
    func(i); // A1 = const int
    func(&i); // A2 = const int
}

第三个项目符号是最接近我们案例的项目符号。从模板特化派生的类可用于推断与其基相关的模板参数。为什么它在你的情况下不起作用？因为函数模板参数是unique_ptr<a<T>>，而你调用它的参数是unique_ptr<b>。 unique_ptr 特化自身与继承无关。所以他们不匹配子弹，并且推论失败。

但这并不意味着像unique_ptr 这样的包装器会完全阻止模板参数推导。例如：

template <typename> struct A {};
struct B : A<int> {};

template<typename> struct wrapper{};
template<> struct wrapper<B> : wrapper<A<int>> {};

template<typename T>
void do_smth(wrapper<A<T>>) {}

int main() {
    do_smth(wrapper<B>{});
}

在这种情况下，wrapper<B> 派生自 wrapper<A<int>>。所以第三条是适用的。并且通过模板参数推导的复杂（和递归）过程，它允许B匹配A<T>并推导T = int。

TL;DR：unique_ptr<T> 特化无法复制原始指针的行为。它们不会从 unique_ptr 的特化继承 T 的基础。也许如果 C++ 出现反射，我们将能够元编程一个智能指针，确实以这种方式运行。

Answer 2

作为解决方法，您可以添加重载：

template <typename T>
void do_foo_impl(a<T>* foo)
{
    return do_foo(std::unique_ptr<a<T>>(foo));
}

template <typename T>
auto do_foo(std::unique_ptr<T> foo) -> decltype(do_foo_impl(foo.release()))
{
    do_foo_impl(foo.release());
}

Demo