GCC 7.X C++17 模板自动参数类型推导与枚举类错误

Question

我注意到 GCC 7.X 中可能存在一个错误，但我在任何地方都找不到任何识别此错误的东西。很高兴知道这是否曾被报告为编译器错误或被隐藏，在您了解它之前，您会假设它可以正常工作。特别是该功能被列为支持此版本。

到目前为止，我使用此检查来确定是否可以使用模板自动参数。

#if (__cpp_template_auto >= 201606L) || (__cpp_nontype_template_parameter_auto >= 201606L)
    #define TEMPLATE_AUTO_AVAILABLE 1
#endif

在旧代码中，您必须像这样声明模板：

template <typename EnumType, EnumType enumValue>
auto func() { exclusive version for EnumType::enumValue }

然后这样称呼它：

auto value = func<MyEnumType, MyEnumType::value>();

使用自动模板参数很容易像这样使用它：

template <auto enumValue>
auto func() { exclusive version for decltype(enumValue)::enumValue }
auto value = func<MyEnumType::value>();

问题在于它在 GCC 7.X 中不是等效的，并且可能导致严重的错误。

最小示例代码：

enum class FirstEnum : short { firstVal = 7 };
enum class SecondEnum : size_t { secondVal = 7 };

template <typename T>
struct TypeName;

template <>
struct TypeName<FirstEnum>
{
    static constexpr auto name = "FirstEnum";
};

template <>
struct TypeName<SecondEnum>
{
    static constexpr auto name = "SecondEnum";
};


template <auto t>
void func()
{
    std::cout << TypeName<decltype(t)>::name << std::endl;
}

int main()
{
    func<FirstEnum::firstVal>();
    func<SecondEnum::secondVal>();
}

Answer 1

似乎模板被实例化为第一个整数值而不是实际的模板参数。因此，它不按类型区分枚举类，并为与模板一起使用的第一个枚举类实例化单个模板。以下所有具有不同枚举类型的使用都将与第一个实例化版本相关联。它也不尊重枚举类的底层类型。

Godbolt 示例：https://godbolt.org/z/8P9vEn

在稍微复杂一点的例子中，您会注意到模板实际上不是按枚举类类型和值生成的，而是按其他类型生成的。这件事我无法理解。您可以看到 decltype(t) 在模板参数列表和模板函数本身中是不同的，而且奇怪的是，它不依赖于“t”的类型，而是函数参数类型。好吧，这个答案导致的问题比它真正回答的要多。 https://godbolt.org/z/sorbMr

GCC 7.X 不是 GCC 的最新版本，但仍然很常用，尤其是在嵌入式解决方案中。避免此类已知错误在许多应用程序中非常重要，显然最好了解这些问题。如果您了解它是如何被破坏或如何解决此问题并且仍然能够使用 auto 参数推断枚举类类型，请随时添加更多信息。

如果以后godbolt链接不起作用，这里是扩展示例：

#include <type_traits>
#include <typeinfo>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
#include <cxxabi.h>
#include <limits>

inline std::string demangle(const char* name)
{
    int status = -1;
    std::unique_ptr<char, void(*)(void*)> res {
        abi::__cxa_demangle(name, nullptr, nullptr, &status),
        std::free
    };
    return (status == 0) ? res.get() : name;
}

template<typename T>
std::string fullTypeName()
{
    return demangle(typeid(T).name());
}

template <typename EnumType>
constexpr auto extractEnum(EnumType val)
{
    return static_cast<std::underlying_type_t<std::remove_reference_t<EnumType>>>(val);
}

enum class FirstEnum : unsigned char { val = 0 };
enum class SecondEnum : size_t { val = 0 };
enum class ThirdEnum : int { val = 0 };

template <auto t, typename T = decltype(t)>
void func(T param)
{
    std::cout << fullTypeName<decltype(t)>()
        << "/" << fullTypeName<T>()
        << " size T: " << sizeof(decltype(t))
        << " size t: " << sizeof(T)
        << " value: " << param << std::endl;
}

int main()
{
    func<FirstEnum::val>(0);
    func<FirstEnum::val>(0U);
    func<SecondEnum::val>(500);
    func<SecondEnum::val>(50000000000000000);
    func<ThirdEnum::val>(-1);
}

GCC 7.X 的结果：

FirstEnum/int size T: 1 size t: 4 value: 0
FirstEnum/unsigned int size T: 1 size t: 4 value: 0
FirstEnum/int size T: 1 size t: 4 value: 500
SecondEnum/long size T: 8 size t: 8 value: 50000000000000000
FirstEnum/int size T: 1 size t: 4 value: -1

GCC 8.1+ 或 Clang 的结果：

FirstEnum/int size T: 1 size t: 4 value: 0
FirstEnum/unsigned int size T: 1 size t: 4 value: 0
SecondEnum/int size T: 8 size t: 4 value: 500
SecondEnum/long size T: 8 size t: 8 value: 50000000000000000
ThirdEnum/int size T: 4 size t: 4 value: -1

Answer 2

只要不声明T 类型的任何参数，您就可以使用此解决方法

template <auto t, typename T = decltype(t)>
void func()
{
    std::cout << TypeName<decltype(t)>::name << std::endl;
}

这样T 是t 的实际类型，并强制模板单独实例化。 https://godbolt.org/z/Y967Ps

如果您声明T 类型的参数，此解决方案将不起作用，因为它将从函数参数类型而不是默认模板类型参数推导出来。

我将此作为单独的答案发布，以防您正在寻找解决方法，而不是解释。这样您就可以投票选出您认为对其他人更有用的答案。