使用模板：先解析运算符还是先解析转换？

Question

我昨天看到了一些有趣的编译器行为，我想我理解它为什么会发生，但我想确定一下。所以，我不打算写我的推理，只写事实。

请注意，我使用vector 而不是string 并不是拼写错误。我故意这样做是为了让编译器无法理解 std::string 是什么，因此它必须四处搜索以找出+ 指的是哪个运算符：

#include <vector>
// #include <string> // intentionally commented out

template <typename T> struct A
{
    A() { };
    ~A() { };

    int m_member;
};

template <typename T> A<T> operator+(double lhs, const A<T> &rhs);

int main(int argc, char **argv)
{
    std::string fullString = std::string("Hi ") + std::string("mom!");
}

所以，我在 MS Visual Studio 2005 中遇到了大量编译器错误。我只展示了其中的一部分。

1>.\test.cpp(21) : error C2784: 'A<T> operator +(double,const A<T> &)' : could not deduce template argument for 'const A<T> &' from 'std::basic_string<_Elem,_Traits,_Ax>'
1>        with
1>        [
1>            _Elem=char,
1>            _Traits=std::char_traits<char>,
1>            _Ax=std::allocator<char>
1>        ]
1>        .\test.cpp(16) : see declaration of 'operator +'

...错误继续...

1>.\test.cpp(21) : error C2784: 'std::_Vb_iterator<_MycontTy> std::operator +(_Vb_iterator<_MycontTy>::difference_type,std::_Vb_iterator<_MycontTy>)' : could not deduce template argument for 'std::_Vb_iterator<_MycontTy>' from 'std::basic_string<_Elem,_Traits,_Ax>'
1>        with
1>        [
1>            _Elem=char,
1>            _Traits=std::char_traits<char>,
1>            _Ax=std::allocator<char>
1>        ]
1>        C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 8\VC\include\vector(1800) : see declaration of 'std::operator +'

...错误继续...

1>.\test.cpp(21) : error C2784: 'std::_Vb_const_iterator<_MycontTy> std::operator +(_Vb_const_iterator<_MycontTy>::difference_type,std::_Vb_const_iterator<_MycontTy>)' : could not deduce template argument for 'std::_Vb_const_iterator<_MycontTy>' from 'std::basic_string<_Elem,_Traits,_Ax>'
1>        with
1>        [
1>            _Elem=char,
1>            _Traits=std::char_traits<char>,
1>            _Ax=std::allocator<char>
1>        ]
1>        C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 8\VC\include\vector(1695) : see declaration of 'std::operator +'

...错误继续...

1>.\test.cpp(21) : error C2784: 'std::_Vector_iterator<_Ty,_Alloc> std::operator +(_Vector_iterator<_Ty,_Alloc>::difference_type,std::_Vector_iterator<_Ty,_Alloc>)' : could not deduce template argument for 'std::_Vector_iterator<_Ty,_Alloc>' from 'std::basic_string<_Elem,_Traits,_Ax>'
1>        with
1>        [
1>            _Elem=char,
1>            _Traits=std::char_traits<char>,
1>            _Ax=std::allocator<char>
1>        ]
1>        C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 8\VC\include\vector(396) : see declaration of 'std::operator +'

...错误继续...

1>.\test.cpp(21) : error C2784: 'std::_Vector_const_iterator<_Ty,_Alloc> std::operator +(_Vector_const_iterator<_Ty,_Alloc>::difference_type,std::_Vector_const_iterator<_Ty,_Alloc>)' : could not deduce template argument for 'std::_Vector_const_iterator<_Ty,_Alloc>' from 'std::basic_string<_Elem,_Traits,_Ax>'
1>        with
1>        [
1>            _Elem=char,
1>            _Traits=std::char_traits<char>,
1>            _Ax=std::allocator<char>
1>        ]
1>        C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 8\VC\include\vector(264) : see declaration of 'std::operator +'

因此，编译器搜索+ 的含义并抱怨它无法推断出适当的模板参数。我对两个相关的事情感到惊讶，一个是它为每个涉及模板的重载+ 运算符提供此错误。这告诉我编译器绝对无法排除这些+ 中的任何一个都没有意义； 两个，这是相关的，它不只是抱怨没有合适的运营商存在。

我认为这是一个了解如何实例化和编译模板的机会。有人有什么好的解释或参考吗？

Answer 1

事实上，由于它找不到匹配项，它使用错误来告诉您它实际找到的 可能 运算符候选者。

例如，g++ 错误告诉您它找不到运算符，然后提供相同的大量消息，但以“候选人是：”的形式而不是每个运算符一个错误。

这样做是为了提供帮助：由于找不到匹配项，它假定您实际上可能指的是 任何 可能的可用运算符。

Answer 2

请注意，我使用vector 而不是string 并不是拼写错误。我故意这样做是为了让编译器无法理解 std::string 是什么，因此它必须四处搜索以确定+ 指的是哪个运算符。

这是不正确的。编译器确实知道std::string 是什么。例如，考虑以下程序编译得很好（使用 Visual C++ 2010，但它也应该在 2005 中工作）：

#include <vector>

int main() {
    std::string s;
}

在使用 Visual C++ 时（至少是 Visual C++ 2005 到 2010；我不能说其他版本），包括 <vector> 还包括任何内部标头声明和定义 std::basic_string 和 std::string。这是 C++ 语言标准所允许的。

但是，您显然没有得到采用std::string（或更准确地说是std::basic_string）操作数的operator+ 重载。要获得这些，您必须包含 <string>。

编译器完全知道std::string 是什么，但是当它尝试为两个std::string 对象查找operator+ 重载时，它会失败并报告它考虑过但拒绝的所有operator+ 重载。

Answer 3

它不只是抱怨不存在合适的运营商。

如果发生这种情况，那是 IMO 一个简单愚蠢的编译器行为。当然，它应该首先告诉您出了什么问题（即不存在合适的运算符），然后列出所有考虑的模板。

一个是它为每个涉及模板的重载 + 运算符提供此错误。这告诉我编译器绝对没有办法排除这些 + 中的任何一个都没有意义；

一般来说，它不能这样做，因为例如std::_Vector_iterator<_Ty,_Alloc> 可能是std::basic_string<> 的基类，这意味着一个运算符重载可能是可行的并且推导成功。参数推导是在那个阶段编译 C++ 的阶段，它计算出这些东西，编译器只是将参数推导的结果报告给你。