模板函数按特定顺序放置时代码无法编译答案

【问题标题】：Code not compiling when template functions are placed in a certain order模板函数按特定顺序放置时代码无法编译
【发布时间】：2022-08-23 02:12:16
【问题描述】：

以下程序编译成功。

template<typename T>
T sum(T x) {
    return x;
}

template<typename T, typename... Args>
T sum(T x, Args... args) {
    return x + sum(args...);
    
}

int main() {
    sum(1, 2, 3, 4, 5);

}

但是，当我切换模板函数的编写顺序时，它不再编译：

template<typename T, typename... Args>
T sum(T x, Args... args) {
    return x + sum(args...);

}

template<typename T>
T sum(T x) {
    return x;
}

int main() {
    sum(1, 2, 3, 4, 5);

}

我得到的编译器错误是：

错误 C2780：\'T sum(T,Args...)\'：需要 2 个参数 - 提供了 0，消息：请参阅 \'sum\' 的声明

为什么会这样？在 main() 中调用之前不是已经定义了这两个函数吗？为什么它们的书写顺序很重要？

你的编译器错误是什么？
@jkb 错误 C2780：\'T sum(T,Args...)\'：需要 2 个参数 - 提供了 0，消息：请参阅 \'sum\' 的声明
您的单个 arg sum 是终止递归的原因。
在非编译情况下，当定义第一个模板函数时，没有其他sum()，因此它是明确的。在编译的情况下现在有两个sum()s，所以重载分辨率进入图片。规则相当晦涩难懂，但这就是胶囊摘要。
这不是问题，但如果您可以访问 C++17 编译器，则可以使用折叠并将 sum 作为单个函数实现。 gcc.godbolt.org/z/M9caYv163

标签： c++ templates variadic-templates

【解决方案1】：

您问题的核心是以下问题：当函数名称（例如 sum）出现在函数模板中时，它指的是什么函数？

你写了：

在 main() 中调用之前不是已经定义了这两个函数吗？为什么它们的书写顺序很重要？

您似乎有以下期望：当一个函数模板是实例化，并且其中出现了诸如sum之类的函数名称，编译器将找到迄今为止已声明的sum的所有重载。因此，根据您的理论，由于sum 函数模板在main 中调用之前不会被实例化，因此sum 的两个重载都是可见的，因此对sum 的递归调用应该考虑两者重载并最终选择一元终止递归。

但是，正如您所见，情况并非如此。如果首先声明可变参数sum，它最终会使用单个参数递归调用自身（忽略稍后声明的一元sum 重载），然后尝试调用sum()（无参数），从而导致编译错误。

因此，在本例中，当编译器在函数模板中看到对sum 的调用时，它只会找到在调用点声明的名为sum 的函数。当你改变顺序时，你做到了，可变参数sum 永远不能调用一元sum。

但实际上，真相要复杂得多。 C++ 标准需要一种通俗地称为“两阶段查找”的行为。这意味着：

当编译器看到函数模板的定义时，它会找到到目前为止已经声明的所有名为sum的函数，并且

当编译器稍后实例化函数模板时，它使用argument-dependent lookup 来查找sum 的其他重载，无论它们是在封闭模板之前还是之后声明的。
在您的代码中，sum 只会使用不属于任何命名空间的int 类型的参数调用。因此，可变参数 sum 仅在阶段 1 中发现自己，而在阶段 2 中什么也没有。

【讨论】：