为什么 C++ 模板实例化失败？答案

【问题标题】：Why does a C++ template instantiation fail?为什么 C++ 模板实例化失败？
【发布时间】：2021-02-17 21:49:45
【问题描述】：

在 Linux/x86-64 的 RefPerSys GPLv3+ 项目（在 Debian/Sid 系统上），git commit 37172c9af257865d，使用 GCC 10 编译，调用为 g++ -std=gnu++17 -Og -g3 -Wall -Wextra 等。 . 我收到以下错误消息：

  refpersys.hh: In instantiation of ‘PaylClass* Rps_ObjectZone::put_new_arg3_payload(Arg1Class, Arg2Class, Arg3Class) [with PaylClass = Rps_PayloadWebex; Arg1Class = long unsigned int; Arg2Class = Onion::Request*; Arg3Class = Onion::Response*]’:
  httpweb_rps.cc:314:71:   required from here
  refpersys.hh:2162:76: error: no matching function for call to ‘Rps_ObjectZone::rps_allocate4<Rps_PayloadWebex, long unsigned int, Onion::Request*, Onion::Response*>(Rps_ObjectZone*, long unsigned int&, Onion::Request*&, Onion::Response*&)’
   2162 | Zone::rps_allocate4<PaylClass,Arg1Class,Arg2Class,Arg3Class>(this,arg1,arg2,arg3);
        | ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

  In file included from headweb_rps.hh:37,
                   from httpweb_rps.cc:34:
  refpersys.hh:1701:3: note: candidate: ‘template<class ZoneClass, class Arg1Class, class Arg2Class, class Arg3Class, class Arg4Class> static ZoneClass* Rps_QuasiZone::rps_allocate4(Arg1Class, Arg2Class, Arg3Class, Arg4Class)’
   1701 |   rps_allocate4(Arg1Class arg1, Arg2Class arg2, Arg3Class arg3, Arg4Class arg4)
        |   ^~~~~~~~~~~~~
  refpersys.hh:1701:3: note:   template argument deduction/substitution failed:
  In file included from headweb_rps.hh:37,
                   from httpweb_rps.cc:34:
  refpersys.hh:2162:76: note:   cannot convert ‘(Rps_ObjectZone*)this’ (type ‘Rps_ObjectZone*’) to type ‘long unsigned int’
   2162 | Zone::rps_allocate4<PaylClass,Arg1Class,Arg2Class,Arg3Class>(this,arg1,arg2,arg3);
        | ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

我不能轻易举一个小例子，但我能够给出以下解释。它是关于使用多线程实现（和 Web 界面，使用我们的精确跟踪垃圾收集器）实现一些动态类型语言（如规则的专家系统，在语义上受 Common Lisp 启发）。

主头文件是refpersys.hh，到处都是#included。伴随头文件是headweb_rps.hh，仅与使用libonion 的Web 相关代码相关，这是一些HTTP 服务器库（具有命名空间Onion::），它是#includeing refpersys.hh 标头。

没有使用 C++ 意义上的多重继承。

我们有一个枚举 Rps_Type（在文件 refpersys.hh 第 903 行中）定义了一些 tagged union 类型的标签。标记的联合类型是顶级类 Rps_TypedZone（在文件 refpersys.hh 第 1630 行中），在 refpersys.hh 第 1637 行中定义了一个明显的构造函数 Rps_TypedZone::Rps_TypedZone(const Rps_Type ty)。

我们有一个Rps_TypedZone 的class Rps_QuasiZone 子类（在文件refpersys.hh 第1646 行）。

我们有Rps_QuasiZone 的class Rps_ZoneValue（在refpersys.hh:1755）子类。

class Rps_ObjectZone（在refpersys.hh:1964 中）是Rps_ZoneValue 的子类。让我们调用 RefPerSys 对象 Rps_ObjectZone 的子类的任何 C++ 实例。

class Rps_ObjectRef（在 refpersys.hh:694 中）是我们经过 GC 处理的指向 Rps_ObjectZone 的智能指针。

class Rps_Value（在 refpersys.hh:967 中）是一个单字智能指针（有点像 Common Lisp 中的 SBCL-value 一样）。

class Rps_Payload（在refpersys.hh:2264 中）在Rps_ObjectZone 中携带一些可选的额外数据。每个这样的有效负载都属于单个 RefPerSys 对象（一些 Rps_ObjectZone），称为其所有者。

Rps_ObjectZone 的put_new_arg3_payload 模板成员函数很简单（在refpersys.hh:2157 和以下行中），ob_payload 是Rps_ObjectZone 的成员字段，在refpersys.hh:1981 行中声明为std::atomic<Rps_Payload*> ob_payload;：

  PaylClass* put_new_arg3_payload(Arg1Class arg1, Arg2Class arg2, Arg3Class arg3)
  {
    std::lock_guard<std::recursive_mutex> gu(ob_mtx);
    PaylClass*newpayl =
      Rps_QuasiZone::rps_allocate4<PaylClass,Arg1Class,Arg2Class,Arg3Class>(this,arg1,arg2,arg3);
    Rps_Payload*oldpayl = ob_payload.exchange(newpayl);
    if (oldpayl)
      delete oldpayl;
    return newpayl;
  };                // end put_new_arg3_payload

许多 Web 交互（即 HTTP 请求，在 C++ 中为 Onion::Request，以及相应的 HTTP 回复，在 C++ 中为 Onion::Reply，其本身是 C++ std::ostream 的子类）被具体化为 @987654373 的 C++ 实例@ 在文件 headweb_rps.hh 第 65 行声明，是 Rps_Payload 的子类。

模板成员函数Rps_QuasiZone::rps_allocate4（在refpersys.hh:1699行）定义为：

template <typename ZoneClass, typename Arg1Class, typename Arg2Class, typename Arg3Class, typename Arg4Class>
static ZoneClass*
rps_allocate4(Arg1Class arg1, Arg2Class arg2, Arg3Class arg3, Arg4Class arg4)
{
  return new(nullptr) ZoneClass(arg1, arg2, arg3, arg4);
};

我们的“解释器”的调用框架被具体化为class Rps_ProtoCallFrame;，我们有（在refpersys.hh 第691 行）typedef Rps_ProtoCallFrame Rps_CallFrame;

class Rps_ProtoCallFrame 是在refpersys.hh:2823 中定义的Rps_TypedZone 的子类。

故障线httpweb_rps.cc:314在里面：

 Rps_ObjectRef
 Rps_PayloadWebex::make_obwebex(Rps_CallFrame*callerframe, Onion::Request*req, Onion::Response*resp,
                                uint64_t reqnum)
 {
   RPS_ASSERT(callerframe != nullptr && callerframe->is_good_call_frame());
   RPS_ASSERT(req != nullptr);
   RPS_ASSERT(resp != nullptr);
   auto web_exchange_ob = RPS_ROOT_OB(_8zNtuRpzXUP013WG9S);
   RPS_DEBUG_LOG(WEB, "Rps_PayloadWebex::make_obwebex start reqnum#" << reqnum
                );
   RPS_LOCALFRAME(/*descr:*/ web_exchange_ob,
                             /*prev:*/callerframe,
                             /*locals:*/
                             Rps_ObjectRef obwebex);
   _f.obwebex = Rps_ObjectRef::make_object(&_, web_exchange_ob);
   auto paylwebex = ////////////////////////////////////// FAULTY LINE BELOW
     _f.obwebex->put_new_arg3_payload<Rps_PayloadWebex>(reqnum,req,resp);
   RPS_DEBUG_LOG(WEB, "Rps_PayloadWebex::make_obwebex end reqnum#" << reqnum
                 << " obwebex=" << _f.obwebex << " startim:" <<  paylwebex->webex_startim);
   RPS_ASSERT(paylwebex != nullptr);
   return _f.obwebex;
 } // end PayloadWebex::make_obwebex

在上面的代码中，RPS_ASSERT、RPS_ROOT_OB、RPS_LOCALFRAME、RPS_DEBUG_LOG 是 C++ 宏。上述代码的宏展开为：

Rps_ObjectRef
Rps_PayloadWebex::make_obwebex(Rps_CallFrame*callerframe, Onion::Request*req, Onion::Response*resp,
                               uint64_t reqnum)
{
  do { if (__builtin_expect(!!(!((callerframe != nullptr
                                  && callerframe->is_good_call_frame()))),0))
      { fprintf(
                //# 302 "httpweb_rps.cc" 3
                stderr
                //# 302 "httpweb_rps.cc"
                , "\n\n" "%s*** RefPerSys ASSERT failed: %s%s\n" "%s:%d: {%s}\n\n", (rps_stderr_istty?(rps_without_terminal_escape?"":"\033[1m"):""),
                "(callerframe != nullptr && callerframe->is_good_call_frame())",
                (rps_stderr_istty?(rps_without_terminal_escape?"":"\033[0m"):""),
                "httpweb_rps.cc",302,__PRETTY_FUNCTION__);
        rps_fatal_stop_at("httpweb_rps.cc",302); }}
  while(0);
  do
    { if (__builtin_expect(!!(!((req != nullptr))),0)) {
        fprintf(
                //# 303 "httpweb_rps.cc" 3
                stderr
                //# 303 "httpweb_rps.cc"
                , "\n\n" "%s*** RefPerSys ASSERT failed: %s%s\n" "%s:%d: {%s}\n\n",
                (rps_stderr_istty?(rps_without_terminal_escape?"":"\033[1m"):""), "(req != nullptr)",
                (rps_stderr_istty?(rps_without_terminal_escape?"":"\033[0m"):""), "httpweb_rps.cc",303,__PRETTY_FUNCTION__);
        rps_fatal_stop_at("httpweb_rps.cc",303); }} while(0);
  do { if (__builtin_expect(!!(!((resp != nullptr))),0)) {
      fprintf(
              //# 304 "httpweb_rps.cc" 3
              stderr
              //# 304 "httpweb_rps.cc"
              , "\n\n" "%s*** RefPerSys ASSERT failed: %s%s\n" "%s:%d: {%s}\n\n",
              (rps_stderr_istty?(rps_without_terminal_escape?"":"\033[1m"):""), "(resp != nullptr)",
              (rps_stderr_istty?(rps_without_terminal_escape?"":"\033[0m"):""), "httpweb_rps.cc",304,__PRETTY_FUNCTION__);
      rps_fatal_stop_at("httpweb_rps.cc",304); }} while(0);
  auto web_exchange_ob = rps_rootob_8zNtuRpzXUP013WG9S;
  do { if ((rps_debug_flags & (1 << RPS_DEBUG_WEB)))
      { std::ostringstream _logstream_306;
        _logstream_306 << "Rps_PayloadWebex::make_obwebex start reqnum#" << reqnum << std::flush;
        rps_debug_printf_at("httpweb_rps.cc", 306, RPS_DEBUG_WEB,
                            "%s", _logstream_306.str().c_str()); } } while (0)
    ;
  struct RpsFrameData308 {/*locals:*/ Rps_ObjectRef obwebex; };
  typedef Rps_FieldedCallFrame<RpsFrameData308> Rps_FldCallFrame308;
  class Rps_FrameAt308 : public Rps_FldCallFrame308
  { public:
    Rps_FrameAt308(Rps_ObjectRef obd308, Rps_CallFrame* prev308) :
      Rps_FldCallFrame308(obd308, prev308) { }; };
  Rps_FrameAt308 _((/*descr:*/ web_exchange_ob),(/*prev:*/callerframe));
  auto& _f = *_.fieldsptr();


  ;
  _f.obwebex = Rps_ObjectRef::make_object(&_, web_exchange_ob);
  auto paylwebex =
    _f.obwebex->put_new_arg3_payload<Rps_PayloadWebex>(reqnum,req,resp);
  do { if ((rps_debug_flags & (1 << RPS_DEBUG_WEB)))
      { std::ostringstream _logstream_315;
        _logstream_315 << "Rps_PayloadWebex::make_obwebex end reqnum#"
                       << reqnum << " obwebex=" << _f.obwebex << " startim:"
                       << paylwebex->webex_startim << std::flush; rps_debug_printf_at("httpweb_rps.cc",
                                                                                      315, RPS_DEBUG_WEB, "%s",
                                                                                      _logstream_315.str().c_str()); } } while (0)
    ;
  do { if (__builtin_expect(!!(!((paylwebex != nullptr))),0)) {
      fprintf(
              //# 317 "httpweb_rps.cc" 3
              stderr
              //# 317 "httpweb_rps.cc"
              , "\n\n" "%s*** RefPerSys ASSERT failed: %s%s\n" "%s:%d: {%s}\n\n",
              (rps_stderr_istty?(rps_without_terminal_escape?"":"\033[1m"):""), "(paylwebex != nullptr)",
              (rps_stderr_istty?(rps_without_terminal_escape?"":"\033[0m"):""), "httpweb_rps.cc",317,__PRETTY_FUNCTION__);
      rps_fatal_stop_at("httpweb_rps.cc",317); }} while(0);
  return _f.obwebex;
} // end PayloadWebex::make_obwebex

我做错了什么？

【问题讨论】：

为什么是近距离投票？ 我努力提供最少但需要的信息！如果我能够简化这个问题，我可能会自己解决它。

标签： c++ linux inheritance gcc c++17

【解决方案1】：

错误信息末尾的这一行很清楚，它暗示long unsigned int 应该正在寻找...

cannot convert ‘(Rps_ObjectZone*)this’ (type ‘Rps_ObjectZone*’) to type ‘long unsigned int’

这个，与错误消息开头的这一行相关：

refpersys.hh:2162:76: error: no matching function for call to Rps_ObjectZone::rps_allocate4<Rps_PayloadWebex, long unsigned int, Onion::Request*, Onion::Response*>(Rps_ObjectZone*, long unsigned int&, Onion::Request*&, Onion::Response*&)’

还有这个，第一行错误：

refpersys.hh: In instantiation of ‘PaylClass* Rps_ObjectZone::put_new_arg3_payload(Arg1Class, Arg2Class, Arg3Class) [with PaylClass = Rps_PayloadWebex; Arg1Class = long unsigned int; Arg2Class = Onion::Request*; Arg3Class = Onion::Response*

重要的部分是Arg1Class = long unsigned int;

这一切意味着long unsigned int（变量reqnum的类型对于您调用的第一个参数不是有效类型 _f.obwebex->put_new_arg3_payload<Rps_PayloadWebex>();

似乎 ArgClass1 至少应该是某种指针，甚至更可能是指向派生自 Rps_ObjectZone 的类型的指针。

我没有使用过这个特定的库，但这就是错误消息的意思。

我认为最有可能的错误是你混淆了这个函数调用的前两个参数的顺序。

   Rps_QuasiZone::rps_allocate4<PaylClass,Arg1Class,Arg2Class,Arg3Class> (this,arg1,arg2,arg3);

要么在那里，要么在对ZoneClass 类的构造函数的调用中。

参数的混合顺序只是一个假设，我没有看到你的类ZoneClass的构造函数。

附带说明：如果 Arg1Class 必须可转换为 ZoneClass*，这意味着有问题的代码在不应该声明的地方声明模板参数类型。

【讨论】：