在命名空间 std 中重载函数模板答案

【问题标题】：Overloading function templates in namespace std在命名空间 std 中重载函数模板
【发布时间】：2021-05-31 11:13:40
【问题描述】：

这里有关于函数特化的讨论：Will specialization of function templates in std for program-defined types no longer be allowed in C++20?

原则上我理解，重载而不是专门化更好。但是如何正确地重载 std 函数模板呢？规范的答案似乎是：只需在您的自定义命名空间中重载，然后 ADL 就会启动。但是，如果涉及基本类型，这不起作用。非工作示例：

#include <cmath>

namespace X {

class Y {    };

Y sqrt(Y); 

double foo(double x) { return sqrt(x); }

}

该示例只会在没有 Y 的 sqrt 声明的情况下编译。可以通过在命名空间 std 中重载来解决此问题：

#include <cmath>

namespace X {
    class Y {    };
}

namespace std { X::Y sqrt(X::Y); }

namespace X {

double foo(double x) 
{
  return sqrt(x);
}

}

这段代码正是我想做的。但是我不确定标准是否允许这种重载。在 cppreference 我没有找到指向这个方向的提示。虽然 Walter E. Brown 的 paper 提出重载作为专业化的替代方案，但我不确定上述示例是否正确使用（论文没有给出任何示例）。

【问题讨论】：

在foo 内调用std::sqrt(x); 或using std::sqrt 有什么问题？
关于std::sqrt(x); 见下文。在你的代码中到处写using std::sqrt（sin，exp aso）只是为了重新激活基本类型的标准函数，感觉就像是一个语言缺陷。
#include <cmath> 不必将sqrt 等引入全局命名空间。您的实现出于某种原因这样做，但这不是语言所保证的。通常你应该到处调用std::sqrt，或者说using std::sqrt，不管你是否定义了自己的sqrt。
关于“见下文”，我从下面来，希望在这里得到一个提示，问题到底是什么。你似乎期待std::sqrt 是它不是的东西。你想要别的东西，所以你需要做一些额外的事情。这不是语言缺陷，如果std::sqrt 可以调用任何东西，我宁愿将其视为语言缺陷，但不能保证是std::sqrt。
您可能对P1292R0 Customization Point Functions感兴趣。

标签： c++ overloading std c++20 function-templates

【解决方案1】：

不允许将sqrt 的重载添加到std 命名空间。

但是，您可以使用完全限定名称，也可以通过添加 using std::sqrt 来提供 std::sqrt 首选项：

#include <cmath>

namespace X {

class Y {    };

Y sqrt(Y) { return {}; } 

double foo(double x) { 
    return std::sqrt(x); 
}

} // namespace X

template <typename T>
T bar(T x){
    using std::sqrt;
    return sqrt(x);
}

double baz(double x){
    using std::sqrt;
    return sqrt(x);
}

double moo(double x){
    return bar(x);
}

X::Y zoo(X::Y x){
    return bar(x);
}

请注意，std::sqrt 禁用 ADL，而 using std::sqrt 仍然允许 ADL 启动，例如 bar，它从 moo 和 zoo 调用。

【讨论】：

这正是我害怕的答案。正如您所指出的，完全限定不适用于模板。使用 std::sqrt 编写数字代码变得很痛苦。所有这些问题只是，因为基本数据类型不会将 std 添加到它们的 ADL 命名空间。顺便说一句，前段时间我问了一个相关问题：stackoverflow.com/questions/64785956
@krzikalla “正如你所指出的，完全限定不适用于模板。”对不起，我不明白你的意思。
抱歉，评论界面很难掌握。无论如何，谢谢你的回答。看来我必须在理论上使用using std::sqrt;。在实践中我必须违反标准。
@krzikalla 我有点不明白为什么你会看到问题。
@krzikalla 如果“到处使用 std::sqrt [...] 编写代码”让您担心，那么您可以编写一个包装器 my_sqrt ，可以在没有此类怪癖的情况下调用它。

【解决方案2】：

回答我自己的问题（但如果没有这里的讨论就不会找到它）：

#include <cmath>

namespace X {
namespace details {

class Y {    };

Y sqrt(Y); 

} // ns details

using details::Y;

double foo(double x) { return sqrt(x); }

} // ns X

现在 foo 可以保持原样，并且可以使用 sqrt(Y)。

【讨论】：