由于错误转换导致的错误重载/特化

Question

在我自己的代码中出现错误之后，（在我看来）编译器选择了错误的重载，我一直在寻找解释，但找不到一个简单的解释。我确实找到了处理专业化问题的Herb Sutter's GOTW 49。我也发现了一些关于stackoverflow的问题，但没有一个能真正向我解释原因，也没有给我提供好的解决方案。

我有一个类 Foo，它可以从布尔值构造。我发现（困难的方式）std::string 也可以从 bool（假）构造。

我有三个具有不同参数的（模板）方法，如下所示。一个方法接受“任何”模板参数，两个特化，接受一个struct Foo，另一个接受一个字符串。

#include <string>
#include <iostream>

struct Foo
{
    Foo() : value( false ){ };
    Foo( bool v ) : value ( v ) { } 
    Foo( const bool& v ) : value( v ) { }

    bool value;
};

template< typename T >
void bar( const T& value )
{
    std::cerr << "template bar" <<  std::endl;
}

template< >
void bar< Foo >( const Foo& )
{
    std::cerr << "template bar with Foo" << std::endl;
}

template< typename T >
void bar( const std::string& )
{
    std::cerr << "template bar with string" << std::endl;
}

int main( int argc, char* argv[] )
{
    bar( false ); // Succeeds and calls 1st bar( const T& )
    bar< Foo >( false ); // Crashes, because 2nd bar( const std::string& )
                         // is called with false promoted to null pointer.

    return 0;
}

我已经使用 Visual Studio 2010 和 MinGW (gcc 4.7.0) 对此进行了测试。 GCC 很好地给出了编译警告，但 msvc 没有：

main.cpp:34:20: warning: converting 'false' to pointer type for argument 1 of 'std::basic_string< ... ' [-Wconversion-null]

小更新（在代码中）：即使是 Foo 的显式特化也不起作用。\

小更新 2：编译器不会抱怨“模棱两可的重载”。

小更新 3：有人回答说 Foo 的两个构造函数接受 bool，“使”Foo 的选择“无效”。我只用一个转换构造函数测试了类似的版本。这些也不起作用。

问题：

1. 为什么编译器会尝试调用字符串参数版本？
2. 为什么在 bar() 调用中添加 <Foo> 很重要。
3. 如何防止这种情况发生。例如。输入布尔值时，我可以强制编译器选择bar( const Foo& ) 吗？
4. 或者，当有人调用 bar< Foo >( false ) 时，我可以强制执行编译错误吗？

Answer 1

以下是四个问题的答案：

1. 为什么编译器会尝试调用字符串参数版本？您的类Foo 有两个构造函数采用bool，它们是模棱两可的，因此不考虑将bool 转换为Foo（如果要检测是否传入了临时值或左值，则可以重载在 C++ 中使用 bool&& 和 bool const& 作为参数类型）。 std::string 可以从 char const* 构造，false 可以提升为空指针常量。空指针常量在语法上是有效的 char const*，但它是非法值，传递它会导致未定义的行为。
2. 为什么在 bar() 调用中添加 很重要？指定模板参数时，您禁止模板参数推导并告诉编译器使用哪个参数。显式指定模板参数是唯一可以选择采用std::string 的bar() 重载的方法，因为无法为此模板推导出T。
3. 如何防止这种情况发生。例如。当输入 bool 时，我可以强制编译器选择 bar( const Foo& ) 吗？最简单的方法是让编译器推导出模板参数：编译器永远不会自动选择 bar() 的版本，因为编译器无法推导出模板参数。或者，如果您想显式指定模板参数并且只有 bool 存在问题，您可以添加采用 bool 的重载，并将推导的版本和 bool 版本委托给相同的内部函数。
4. 或者，当有人调用 bar( false ) 时，我可以强制执行编译错误吗？通过删除重载（见下文），使用 C++ 2011 会很容易做到这一点。

要在使用带有显式指定模板参数的bool 时创建编译时错误，您可以添加此重载：

template <typename T> void bar(bool) = delete;

删除功能在 C++ 2011 中可用。

主要问题似乎是：如果Foo 和std::string 都可以从bool 转换，为什么在调用bar<Foo>(bool) 并且以下重载可用时选择std::string 转换？

template <typename T> void bar(T const&);
template <>           void bar<Foo>(Foo const&);
template <typename T> void bar(std::string const&);

首先，重载决议选择主模板，忽略任何特化）。由于bar(std::string const&) 作为比推导模板参数的版本更专业的接口，所以选择了这个版本。在这个阶段忽略第一个模板的特化。要使Foo 的使用也适用，您可以添加

template <typename T> void bar(Foo const&);

调用bar<Foo>(false) 会在std::string 和Foo 版本之间产生歧义。

Answer 2

第一个示例，bar( false ); 调用 template<typename T> void bar( const T& value )，因为它与 T = bool 完全匹配。

当您指定 T = Foo 时，这两个重载都不再是完全匹配的，因此您会进入关于应用哪些隐式转换的相当复杂的规则。大多数 C++ 程序员并不完全理解这些，所以最好避免隐式转换。

在这种情况下，最简单的解决方法是为 bool 添加另一个重载。

template<typename T>
void bar( bool )
{
    std::cerr << "bool" << std::endl;
}

然后在该重载中，您可以显式应用转换并调用您想要的版本。

Answer 3

这一行

bar< Foo >( false );

可以匹配这两个函数中的任何一个：

void bar<Foo>(const Foo&);
void bar<Foo>(const std::string&);

现在，如果两个 UDT 都有来自 bool 的隐式转换构造函数，它应该选择哪一个？它们都具有相同的优先级，因为它们都是相同类型的转化。

至少......大概就是这样，尽管它真的不应该选择提升+构建而不是仅构建序列。