传递重载函数指针及其参数时的错误类型推导

Question

我正在尝试为 std::invoke 提供一个包装器，以完成推断函数类型的工作，即使在函数重载时也是如此。
（我昨天向related question 询问了可变参数和方法指针版本）。

当函数有一个参数时，此代码 (C++17) 在正常重载条件下按预期工作：

#include <functional>

template <typename ReturnType, typename ... Args>
using FunctionType = ReturnType (*)(Args...);

template <typename S, typename T>
auto Invoke (FunctionType<S, T> func, T arg)
{   
    return std::invoke(func, arg);
}

template <typename S, typename T>
auto Invoke (FunctionType<S, T&> func, T & arg)
{   
    return std::invoke(func, arg);
}

template <typename S, typename T>
auto Invoke (FunctionType<S, const T&> func, const T & arg)
{
    return std::invoke(func, arg);
}

template <typename S, typename T>
auto Invoke (FunctionType<S, T&&> func, T && arg)
{   
    return std::invoke(func, std::move(arg));
}

对于更多的输入参数显然需要减少代码膨胀，但这是一个单独的问题。

如果用户的重载仅因 const/references 不同，如下所示：

#include <iostream>

void Foo (int &)
{
    std::cout << "(int &)" << std::endl;
}

void Foo (const int &)
{
    std::cout << "(const int &)" << std::endl;
}

void Foo (int &&)
{
    std::cout << "(int &&)" << std::endl;
}

int main()
{
    int num;
    Foo(num);
    Invoke(&Foo, num);

    std::cout << std::endl;

    Foo(0);
    Invoke(&Foo, 0);
}

然后Invoke推导函数不正确，有g++输出：

(int &)
(const int &)

(int &&)
(const int &)

还有clang++：

(int &)
(const int &)

(int &&)
(int &&)

（感谢 geza 指出 clang 的输出不同）。

所以Invoke 具有未定义的行为。

我怀疑元编程将是解决这个问题的方法。无论如何，是否可以在Invoke 站点正确处理类型推导？

Answer 1

理论

对于each函数模板Invoke，模板参数推导（必须成功才能重载决议考虑）考虑eachFoo看是否可以然而，为所涉及的 one 函数参数 (func) 推导出许多模板参数（这里是两个）。只有当恰好有一个Foo 匹配时，整体推演才能成功（因为否则无法推演S）。 （这在 cmets 中或多或少都有说明。）

第一个（“按值”）Invoke 永远不会存在：它可以从任何Foos 中推导出来。同样，第二个（“非const 引用”）重载接受前两个Foos。请注意，这些不管其他参数适用于Invoke（对于arg）！

第三个（const T&）重载选择对应的Foo重载，推导出T=int； last 对最后一个重载（其中 T&& 是一个正常的右值引用）做同样的事情，因此尽管它的 universal 引用（将 T 推断为 int& （或const int&) 在这种情况下与func 的推论相冲突。

编译器

如果arg 的参数是一个右值（并且像往常一样，不是 const），则两个似是而非的Invoke 重载都成功演绎，T&& 重载应该获胜（因为它绑定了一个右值引用到一个右值）。

对于来自 cmets 的案例：

template <typename U>
void Bar (U &&);
int main() {
  int num;
  Invoke<void>(&Bar, num);
}

&Bar 不进行任何推演，因为涉及到函数模板，因此在每种情况下都成功推演了 T（如 int）。然后，对每个案例再次进行推演，以识别要使用的Bar 特化（如果有），将U 推演为失败、int&、const int& , 和 int& 分别。 int& 的情况是相同的，而且明显更好，所以调用是模棱两可的。

所以 Clang 就在这里。 （但这里没有“未定义的行为”。）

解决方案

我没有给你一个通用的答案；由于某些参数类型可以接受多个值类别/常量限定对，因此在所有这些情况下正确模拟重载决策并不容易。有人提出以一种或另一种方式具体化重载集。您可能会考虑采用这些方面的当前技术之一（例如每个目标函数名称的通用 lambda）。