g++ 和 clang++ 具有完整模板参数的不同行为

Question

我有以下 C++11 代码。

#include <type_traits>

using IntType = unsigned long long;

template <IntType N> struct Int {};

template <class T>
struct is_int : std::false_type {};

template <long long N>
struct is_int<Int<N>> : std::true_type {};

int main()
{
    static_assert (is_int<Int<0>>::value, "");
    return 0;
}

Clang++ 3.3 编译代码但在 g++ 4.8.2 上静态断言失败

$ g++ -std=c++11 main.cpp 
main.cpp: In function ‘int main()’:
main.cpp:15:5: error: static assertion failed: 
     static_assert (is_int<Int<0>>::value, "");
     ^
$ 

问题是由不同的积分模板参数引起的。 在这种情况下哪个编译器是正确的？

Answer 1

惊喜

这是一个微妙的 Clang 错误，深埋在标准中。问题是在几乎所有情况下，非类型模板arguments都可以转换为模板parameter的类型。例如。表达式Int<0> 有一个值为0 的int 字面量参数，它被转换为模板参数N 的unsigned long long 类型。

14.8.2 模板参数推导 [temp.deduct]/2 2nd bullet

-- 非类型参数必须匹配对应非类型的类型 模板参数，或必须可转换为 14.3.2 中指定的相应非类型参数，否则 类型推导失败。

由于你的类模板is_int<T>有部分特化，我们需要看看

14.5.5.1 类模板偏特化的匹配[temp.class.spec.match]

1 当类模板用于需要 类的实例化，有必要确定是否 实例化将使用主模板或其中之一生成 部分专业。 这是通过匹配模板来完成的 带有模板的类模板特化的参数 部分特化的参数列表。

2 部分特化匹配给定的实际模板参数 列出偏特化 的模板参数是否可以 从实际模板参数列表（14.8.2）推导出来。

所以看起来我们可以继续前面提到的 14.8.2/2 2nd bullet 并匹配第二个专业化（尽管在这种情况下必须玩更复杂的重载决议游戏）。

分辨率

然而，事实证明（正如 @DyP 在 cmets 中提到的那样）标准中的另一个条款取代了这一点：

14.8.2.5 从类型 [temp.deduct.type] 推导出模板参数

17 如果，在一个非类型的函数模板的声明中 模板参数，非类型模板参数用于 函数参数列表中的表达式，如果对应 推导出模板参数，模板参数类型应匹配 模板参数的类型，除了一个 从数组绑定推导出的模板参数可以是任何整数 类型。 [ 例子：

template<int i> class A { / ... / };
template<short s> void f(A<s>);
  void k1() {
  A<1> a;
  f(a); // error: deduction fails for conversion from int to short
  f<1>(a); // OK
}

结果是无法推断出is_int 的部分特化，因为它不采用与Int 类模板的正式非类型模板参数完全相同的类型（unsigned long long 与long long）。

您可以通过将is_int 的部分特化中的非类型模板参数N 赋予与主模板Int 中的非类型参数N 相同的类型来解决此问题。

template <IntType N>
//        ^^^^^^^^         
struct is_int<Int<N>> : std::true_type {};

Live Example.

Answer 2

Clang 不一致。 Since it accepts your code，我希望下面的代码必须输出f(Int<long long>) 而不是f(T)：

using IntType = unsigned long long;
template <IntType N> struct Int {};

template<typename T>
void f(T) { std::cout << "f(T)" << std::endl; }

template<long long N>
void f(Int<N>) { std::cout << "f(Int<long long>)" << std::endl; }

int main()
{
    f(Int<0>{});
}

但令人惊讶的是，它输出了这个 (online demo)：

f(T)

这表明Int<0> 与接受参数为Int<N> 的第二个重载不匹配。如果是这样，那么当它用作类模板的模板参数（在您的情况下）时，为什么它与Int<N> 匹配？

我的结论：

• 如果 Clang 在 my 的情况下是正确的，那么在 your 的情况下它是不正确的。
• 如果 Clang 在 your 的情况下是正确的，那么在 my 的情况下它是不正确的。

不管怎样，Clang 似乎有 bug。

另一方面，GCC 至少是一致的。这并不能证明它没有错误——这可能意味着它在两种情况下都有错误！除非有人提出标准并显示它也有错误，否则在这种情况下我会相信 GCC。