具有指定模板参数的 C++11 make_pair 无法编译

Question

我只是在启用 -std=c++11 的情况下使用 g++ 4.7（后来的快照之一）。我试图编译一些我现有的代码库，一个失败的案例让我有些困惑。

如果有人能解释发生了什么，我将不胜感激。

代码如下：

#include <utility>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

int main ( )
{
    std::string s = "abc";

    // 1 ok
    std::pair < std::string, int > a = std::make_pair ( s, 7 );

    // 2 error on the next line
    std::pair < std::string, int > b = std::make_pair < std::string, int > ( s, 7 );

    // 3 ok
    std::pair < std::string, int > d = std::pair < std::string, int > ( s, 7 );

    return 0;
}

我知道 make_pair 意味着用作 (1) 情况（如果我指定类型，那么我不妨使用 (3)），但我不明白为什么在这种情况下它失败了。

确切的错误是：

test.cpp: In function ‘int main()’:
    test.cpp:11:83: error: no matching function for call to ‘make_pair(std::string&, int)’
    test.cpp:11:83: note: candidate is:
    In file included from /gcc4.7/usr/local/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.7.0/../../../../include/c++/4.7.0/utility:72:0,
                 from test.cpp:1:
    /gcc4.7/usr/local/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.7.0/../../../../include/c++/4.7.0/bits/stl_pair.h:274:5:
note: template<class _T1, class _T2> constexpr std::pair<typename std::__decay_and_strip<_T1>::__type, typename std::__decay_and_strip<_T2>::__type> std::make_pair(_T1&&, _T2&&)
    /gcc4.7/usr/local/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.7.0/../../../../include/c++/4.7.0/bits/stl_pair.h:274:5:
note:   template argument deduction/substitution failed:
    test.cpp:11:83: note:   cannot convert ‘s’ (type ‘std::string {aka std::basic_string<char>}’) to type ‘std::basic_string<char>&&’

同样，这里的问题只是“发生了什么事？”我知道我可以通过删除模板规范来解决问题，但我只是想知道这里到底出了什么问题。

• g++ 4.4 编译这段代码没有问题。
• 删除 -std=c++11 也可以正常编译代码。

Answer 1

这不是std::make_pair 的用途；您不应该明确指定模板参数。

C++11 std::make_pair 接受两个参数，类型为T&& 和U&&，其中T 和U 是模板类型参数。实际上，它看起来像这样（忽略返回类型）：

template <typename T, typename U>
[return type] make_pair(T&& argT, U&& argU);

当您调用std::make_pair 并显式指定模板类型参数时，不会发生参数推导。相反，类型参数直接替换到模板声明中，产生：

[return type] make_pair(std::string&& argT, int&& argU);

请注意，这两种参数类型都是右值引用。因此，它们只能绑定到右值。对于您传递的第二个参数7，这不是问题，因为这是一个右值表达式。然而，s 是一个左值表达式（它不是临时的，也没有被移动）。这意味着函数模板与您的参数不匹配，这就是您收到错误的原因。

那么，当您没有明确指定模板参数列表中的T 和U 时，为什么它会起作用？简而言之，右值引用参数在模板中是特殊的。部分由于名为reference collapsing 的语言特性，A&& 类型的右值引用参数（其中A 是模板类型参数）可以绑定到任何类型的A。

A 是左值、右值、const-qualified、volatile-qualified 或 unqualified 无关紧要，A&& 可以绑定到该对象（同样，当且仅当 A本身就是一个模板参数）。

在您的示例中，我们进行调用：

make_pair(s, 7)

这里，s 是 std::string 类型的左值，7 是 int 类型的右值。由于您没有为函数模板指定模板参数，因此执行模板参数推导以确定参数是什么。

要将左值s 绑定到T&&，编译器将T 推导出为std::string&，从而产生std::string& && 类型的参数。但是，没有对引用的引用，所以这个“双重引用”折叠成std::string&。 s 是匹配项。

将7 绑定到U&& 很简单：编译器可以将U 推导出为int，产生int&& 类型的参数，它成功绑定到7，因为它是一个右值。

这些新的语言特性有很多微妙之处，但如果你遵循一个简单的规则，那就很容易了：

如果一个模板参数可以从函数参数中推导出来，就让它被推导出来。除非绝对必须，否则不要显式提供参数。

让编译器完成繁重的工作，无论如何，它在 99.9% 的情况下都会是您想要的。如果它不是您想要的，您通常会得到一个易于识别和修复的编译错误。