空嵌套元组错误答案

【问题标题】：Empty nested tuples error空嵌套元组错误
【发布时间】：2026-01-05 23:30:01
【问题描述】：

#include <iostream>
#include <tuple>
int main(){

auto bt=std::make_tuple(std::tuple<>(),std::tuple<std::tuple<>>()); //Line 1
auto bt2=std::make_tuple(std::tuple<>(),std::tuple<>());             //Line 2
}

为什么第 1 行出现编译错误，而第 2 行编译正常？（在 Gcc 和 Clang 中测试）

是否有可能的解决方法？

clang 的错误信息

/usr/include/c++/4.6/tuple:150:50: error: ambiguous conversion from derived class 'std::_Tuple_impl<0, std::tuple<>,
      std::tuple<std::tuple<> > >' to base class 'std::_Head_base<0, std::tuple<>, true>':
    struct std::_Tuple_impl<0, class std::tuple<>, class std::tuple<class std::tuple<> > > -> _Tuple_impl<0UL + 1, class std::tuple<class std::tuple<> > > -> _Head_base<1UL, class std::tuple<class std::tuple<> >, std::is_empty<class tuple<class tuple<> > >::value> -> class std::tuple<class std::tuple<> > -> _Tuple_impl<0, class std::tuple<> > -> _Head_base<0UL, class std::tuple<>, std::is_empty<class tuple<> >::value>
    struct std::_Tuple_impl<0, class std::tuple<>, class std::tuple<class std::tuple<> > > -> _Head_base<0UL, class std::tuple<>, std::is_empty<class tuple<> >::value>
      _Head&            _M_head()       { return _Base::_M_head(); }
                                                 ^~~~~
/usr/include/c++/4.6/tuple:173:33: note: in instantiation of member function 'std::_Tuple_impl<0, std::tuple<>,
      std::tuple<std::tuple<> > >::_M_head' requested here
        _Base(std::forward<_Head>(__in._M_head())) { }
                                       ^
/usr/include/c++/4.6/tuple:334:9: note: in instantiation of member function 'std::_Tuple_impl<0, std::tuple<>,
      std::tuple<std::tuple<> > >::_Tuple_impl' requested here
      : _Inherited(static_cast<_Inherited&&>(__in)) { }
        ^
gcc_bug.cpp:5:10: note: in instantiation of member function
      'std::tuple<std::tuple<>, std::tuple<std::tuple<> > >::tuple' requested here
        auto bt=std::make_tuple(std::tuple<>(),std::tuple<std::tuple<>>());
                ^
1 error generated.

【问题讨论】：

这可能是 Gcc 或 Clang 中的错误吗？您的代码使用 Visual Studio 2010 编译。顺便说一下，您声明 bt 两次，这是有意的吗？
另外，你能指出编译错误信息吗？
抱歉，错误的第 1 行已被注释掉。我忘记改名字了，现在编辑了。
更可能是 libstdc++ 中的错误。如果可以，请尝试使用 libc++。
@ecatmur：不完全是。您链接中的代码在 gcc 4.7 中使用 libstdc++ 编译得很好，但 OP 的代码没有。

标签： c++ c++11 nested tuples

【解决方案1】：

看起来您在 libstdc++ 中发现了一个错误！（此代码与 libc++ 一起工作）。简化的测试用例：

#include <tuple>

int main(){
    auto b = std::tuple<std::tuple<std::tuple<>>>{};
}

问题在于 std::tuple 在 libstdc++ 中的实现方式。元组实现使用具有多重继承的“递归”。你可以认为tuple<X, Y, Z> 继承自X 和tuple<Y, Z>。这意味着tuple<tuple<>> 将从tuple<> 和tuple<> 继承，这将导致模棱两可的基本错误。当然真正的问题不是这样的，因为tuple<tuple<>> 不会产生任何错误。

导致错误的真正实现是这样的：

template<size_t _Idx, typename _Head>
struct _Head_base : public _Head
{};

template<size_t _Idx, typename... _Elements>
struct _Tuple_impl;

template<size_t _Idx>
struct _Tuple_impl<_Idx> {};

template<size_t _Idx, typename _Head, typename... _Tail>
struct _Tuple_impl<_Idx, _Head, _Tail...>
    : public _Tuple_impl<_Idx + 1, _Tail...>,
      private _Head_base<_Idx, _Head>
{
    typedef _Tuple_impl<_Idx + 1, _Tail...> _Inherited;
    constexpr _Tuple_impl() = default;
    constexpr _Tuple_impl(_Tuple_impl&& __in) : _Inherited(std::move(__in)) {}
};

template<typename... _Elements>
struct tuple : public _Tuple_impl<0, _Elements...> {};

当我们实例化tuple<tuple<tuple<>>> 时，我们得到这个继承层次结构：

我们看到_Tuple_impl<1> 可以通过两条不同的路径访问。这还不是问题，问题出在移动构造函数中，它调用了_Tuple_impl<1> 的移动转换构造函数。你想要哪个_Tuple_impl<1>？编译器不知道，所以选择了放弃。

（在您的情况下，这是因为 _Head_base<0, tuple<>> 而您正在实例化 tuple<tuple<>, tuple<tuple<>>>，但原理是一样的。）

为什么 libc++ 没有同样的问题？主要有两个原因：

libc++ 中的tuple<T...> 使用组合而不是继承来引用__tuple_impl<...>。
因此，__tuple_leaf<tuple<tuple<>>> 中的空基类优化不会启动，即__tuple_leaf<tuple<tuple<>>> 不会从tuple<tuple<>> 继承
因此，基类不明确的问题不会发生。
（正如@mitchnull 所提到的，每个碱基都是唯一的，但这不是这里的主要区别。）

正如我们在上面看到的，如果tuple<...> 使用继承而不是组合，OP 的tuple<tuple<>, tuple<tuple<>>> 仍然会从__tuple_leaf<0, tuple<>> 继承两次，这可能是个问题。

【讨论】：

我明白了，libc++ 使用非递归元组实现吗？
其实libc++在实现上也使用了多重继承，但是是“扁平化”的，每个基都是唯一的。详情可以在mitchnull.blogspot.com/2012/06/…查看我的帖子。
@mitchnull：其实我已经详细检查了libc++的实现，关键不是“扁平”继承，而是tuple<tuple<>>不是一个空类。查看更新。
@KennyTM 所以在 libc++ 中 sizeof(tuple>>)>1 ?

【解决方案2】：

顺便说一下，对于那些必须使用 gcc 的人，让我给你一个快速的 dirty 修复（对于 4.8.0，已经提交了错误报告）：

解决方法是对元组实现中的__empty_not_final进行小修改，防止对元组类型进行空基优化：

template<typename _Tp>
    using __empty_not_final
      = typename conditional<__is_final(_Tp)||is_same<_Tp,tuple<>>::value,
false_type, is_empty<_Tp>>::type;

而不是

template<typename _Tp>
    using __empty_not_final
      = typename conditional<__is_final(_Tp), false_type, is_empty<_Tp>>::type;

（请注意，这只是 tuple 类型的临时解决方案，它并不能解决 KennyTM 描述的真正问题，即 struct A{}; auto d = std::tuple<std::tuple<std::tuple<A, A>, A>, A>{}; 仍然无法编译）

【讨论】：