为什么模板模板参数不能按预期工作？答案

【问题标题】：Why does template template parameters not work as expected?为什么模板模板参数不能按预期工作？
【发布时间】：2016-11-19 08:38:08
【问题描述】：

#include <vector>

template
<
    typename T,
    typename Alloc,
    template<typename, typename> class Left
>
Left<T, Alloc>&&
operator <<(Left<T, Alloc>&& coll, T&& value)
{
    coll.push_back(std::forward<T>(value));
    return std::forward<Left<T, Alloc>>(coll);
}

using namespace std;

int main()
{
    vector<int> c1;
    c1 << int(8);
}

VS 2015 输出：

错误 C2678 : 二进制 '' 类型的左侧操作数的运算符（或没有可接受的转换）

为什么模板模板参数不能按预期工作？

【问题讨论】：

标签： c++ templates c++11 compiler-errors

【解决方案1】：

你的函数接受一个右值引用，但你传递的是一个左值——Left<T, Alloc>&& 不是一个转发引用，所以用std::forward 等处理它是不正确的。现在我们将禁止集合右值来简化事情：

template<
    typename T,
    typename Alloc,
    template<typename, typename> class Left
>
Left<T, Alloc>& operator <<(Left<T, Alloc>& coll, T&& value) {
    coll.push_back(std::forward<T>(value));
    return coll;
}

上面更接近一步，但will not work 如果传递了value 的左值。一种选择是强制Left 使用正确的参数：

template<
    typename T,
    typename Alloc,
    template<typename, typename> class Left
>
Left<typename std::decay<T>::type, Alloc>&
operator <<(Left<typename std::decay<T>::type, Alloc>& coll, T&& value) {
    coll.push_back(std::forward<T>(value));
    return coll;
}

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这可行，但没有给我们任何简单的方法来支持集合右值。 IMO 的正确解决方案是停止使用模板模板和 static_assert 容器的 value_type 匹配 T 或 SFINAE 操作员离开，如果它不：

template<typename Coll, typename T>
Coll& operator <<(Coll& coll, T&& value) {
    static_assert(std::is_same<
            typename std::decay<T>::type,
            typename Coll::value_type
        >::value,
        "T does not match Coll::value_type"
    );
    coll.push_back(std::forward<T>(value));
    return coll;
}

Online Demo

或

template<typename Coll, typename T>
typename std::enable_if<std::is_same<
        typename std::decay<T>::type,
        typename Coll::value_type
    >::value,
    Coll&
>::type
operator <<(Coll& coll, T&& value) {
    coll.push_back(std::forward<T>(value));
    return coll;
}

Online Demo

完成后，现在如果您决定要支持集合右值，这很简单；以static_assert 实现为例：

template<typename Coll, typename T>
Coll&& operator <<(Coll&& coll, T&& value) {
    static_assert(std::is_same<
            typename std::decay<T>::type,
            typename std::decay<Coll>::type::value_type
        >::value,
        "T does not match Coll::value_type"
    );
    coll.push_back(std::forward<T>(value));
    return std::forward<Coll>(coll);
}

Online Demo

注意上面的实现只允许使用 exact matches 到Coll::value_type 的运算符，但允许任何可以转换为 Coll::value_type 的东西可能是明智的——实现这个，只需将std::is_same 替换为std::is_convertible。

【讨论】：

为什么 Left<...>&& 不是转发引用？（为什么不认为是类型推断的情况？）
@kfsone ：该标准将转发引用定义为“对 cv-unqualified 模板参数的右值引用”；专门的模板模板参数与模板参数不同。 :-]
感谢您的解释。我可以看到这是一个常见的误解来源