模板化运算符重载的奇怪错误

Question

当我编译以下 sn-p 时，我在 clang 中得到一个编译器错误，但在 g++/MSVC 中没有：

#include <string>

template<typename T> struct Const { 
    explicit Const(T val) : value(val) {}
    T value;
};

template<typename T> struct Var {
    explicit Var(const std::string &n) : name(n) {}

    std::string name;
};

template<typename L, typename R> struct Greater {
    Greater(L lhs, R rhs) : left(lhs), right(rhs) {}

    L left;
    R right;
};

template<typename L>
Greater<L, Const<int> > operator > (L lhs, int rhs) { 
    return Greater<L, Const<int> >(lhs, Const<int>(rhs));
}

template<typename R>
Greater<Const<int>, R> operator > (int lhs, R rhs) { 
    return Greater<Const<int>, R>(Const<int>(lhs), rhs);
}

Var<double> d("d");

int main() {
     d > 10;
     return 0;
}

报错如下：

error: overloaded 'operator>' must have at least one parameter of
      class or enumeration type
Greater<Const<int>, R> operator > (int lhs, R rhs) { 
                       ^
./val.h:31:24: note: in instantiation of function template specialization
      'operator><int>' requested here
Greater<Const<int>, R> operator > (int lhs, R rhs) { 
                       ^
1 error generated.

这是关于未使用的运算符功能。相反，如果我写 10 > d 而不是 d > 10，那么我会得到关于另一个 operator > 函数的相同错误。以上在 gcc 4.4.6 和 VS2012 下编译良好。我的错误是什么？

谢谢。

Answer 1

Clang 是对的：运算符重载至少需要一个类或枚举类型参数，否则程序是非良构的 (13.5/1)。要了解为什么会出现此错误，我们必须解析更多标准法律术语。

回想一下名称查找、参数推导和过载解决的三位一体。第一步找到两个重载的operator>。第二步推导出每个版本的模板参数。您可能会认为第二个重载将成为 SFINAE 规则 (14.8.2) 的牺牲品，因此只有第一个重载可以保留到第三步。但是，没有替换失败（例如缺少嵌套的 typedef），而是非法构造（参见前面提到的 13.5/1）。这本身就会导致程序格式错误 (14.3/6)

6 如果模板参数的使用在模板特化的实例化中产生了格式错误的构造，则程序是格式错误的。

在 14.8.3 中提到，对推导参数的检查发生在重载决议之前，因此您的首选运算符没有机会被选中。

作为 C++03 解决方法，您可以在 Var<T> 类模板中定义两个友元非模板 operator>。这些将作为具有一个类类型参数的非模板函数注入到周围（在本例中为全局）命名空间中，因此不应发生上述错误。

Answer 2

我必须承认，我真的不知道为什么 clang 在这里抱怨，它看起来像一个错误（编译器的）。顺便说一句，clang 3.3 也出现了这个问题。

您可以使用 SFINAE 抑制它：

template<typename L>
typename std::enable_if<std::is_class<L>::value || std::is_enum<L>::value,
                        Greater<L, Const<int>>>::type
operator > (L lhs, int rhs) { 
    return Greater<L, Const<int> >(lhs, Const<int>(rhs));
}

template<typename R>
typename std::enable_if<std::is_class<R>::value || std::is_enum<R>::value,
                        Greater<Const<int>,R>>::type
operator > (int lhs, R rhs) { 
    return Greater<Const<int>, R>(Const<int>(lhs), rhs);
}

Answer 3

对我来说，这看起来像是 g++ 和 VS 中的错误。在您的示例中，您的类型 R 是 int （因为右侧操作数是 int）。然后，这会生成函数 Greater<Const<int>, R> operator > (int lhs, int rhs) 的签名，它与 ints 的内置 operator< 相同（参数）签名。请注意，在决定使用哪个operator> 时，它必须考虑两个模板（并尝试为每个模板分别推断类型）：它不能只查看其中一个并决定忽略另一个。