重载解析、模板和继承

Question

#include <iostream>

struct A {};
struct B : public A {};

template<typename T>
void foo(const T &x) { std::cout << "Called template" << std::endl; }

void foo(const A &a) { std::cout << "Called A" << std::endl; }

int main()
{
    foo(A());
    foo(B());
    return 0;
}

打印出来：

Called A
Called template

我的印象是总是会选择合适的非模板函数而不是模板函数。有人可以向我解释导致这个有点令人惊讶的结果的解决步骤吗？

Answer 1

我的印象是总是会选择合适的非模板函数而不是模板函数。

这仅在模板和非模板是同样好的候选者时才成立。这就是foo(A())选择非模板的原因。

但是，在foo(B()) 的情况下，使用非模板需要派生到基础的转换。所以严格来说，函数模板更好，因此选择了它。

foo 模板实例化为void foo(const B&)。考虑一下没有模板会是什么样子：

void foo(const B &x) { std::cout << "Called template" << std::endl; }

void foo(const A &a) { std::cout << "Called A" << std::endl; }

我相信您会同意致电foo(B()) 应该明确选择第一个。这正是选择模板的原因。

Answer 2

n3376 13.3.3.1/6

当参数具有类类型并且参数表达式具有 派生类类型，隐式转换序列是 从派生类到基类的派生到基类的转换。

n3376 13.3.3.1/8

如果不需要转换即可将参数与参数匹配 类型，隐式转换序列为标准转换 由身份转换（13.3.3.1.1）组成的序列。

身份转换在 13.3.3.1.1/表 12 中具有精确匹配排名到期表，但派生到基比身份更差。

所以，编译器在第一种情况下只有候选者

// template after resolving
void foo(const A&)

// non-template
void foo(const A&)

两者都有身份等级，但由于第一个是函数模板，因此将选择第二个。 在第二种情况下

// template after resolving
void foo(const B&)

// non-template
void foo(const A&)

只有第一个有身份等级，才会被选中。

Answer 3

有人可以向我解释导致这个有点令人惊讶的结果的解决步骤吗？

您可以在 cppreference.com 上查看 过载分辨率： http://en.cppreference.com/w/cpp/language/overload_resolution

具体参见隐式转换序列的排名

部分

答案的扩展：

我试图通过上述链接中的信息摘录来提供更多说明：

函数模板本身不是类型、函数或任何其他实体。仅包含模板定义的源文件不会生成任何代码。为了使任何代码出现，必须实例化模板：必须确定模板参数，以便编译器可以生成实际的函数（或类，从类模板）。

为此，编译器经过：

• 函数模板名称查找
• 模板参数推导

到这里，编译器有几个候选函数定义可以处理特定的函数调用。这些候选项是模板函数的实例以及程序中相关的非模板函数定义。

但你的问题的答案其实就在这里：

模板参数推导发生在函数模板名称查找（可能涉及依赖于参数的查找）和在重载解析之后。

在模板函数实例化之后执行函数重载解析的事实是代码输出的原因。

现在您的具体情况通过如下重载解决：

重载分辨率：

如果 [previous] 步骤产生多个候选函数，则执行重载决策以选择实际调用的函数。通常，参数与参数最接近的候选函数是被调用的函数。 . . .

...
如果 F1 的所有参数的隐式转换不比 F2 的所有参数的隐式转换差，则 F1 被确定为比 F2 更好的函数，并且
1) F1 的至少一个参数的隐式转换优于 F2 的该参数的相应隐式转换
... .
.
.
隐式转换序列的排名：

每种类型的标准转换序列都被分配三个等级之一：
1) 精确匹配：无需转换、左值到右值转换、限定转换、自定义类类型到同一类的转换
2) 提升：积分提升、浮点提升
3) 转换：整数转换、浮点转换、浮点整数转换、指针转换、指针到成员的转换、布尔转换、派生类到其基类的自定义转换

标准转换序列的排名是它所持有的标准转换排名中最差的（最多可能有三个转换）

将引用参数直接绑定到参数表达式是身份或派生到基础的转换：

struct Base {};
struct Derived : Base {} d;
int f(Base&);    // overload #1
int f(Derived&); // overload #2
int i = f(d); // d -> Derived& has rank Exact Match
              // d -> Base& has rank Conversion
              // calls f(Derived&)