整型非类型参数和非整型非类型的模板偏特化，g++和clang的区别答案

【问题标题】：Template partial specialization for integral non-type parameters and non-integral non-types, difference between g++ and clang整型非类型参数和非整型非类型的模板偏特化，g++和clang的区别
【发布时间】：2016-09-19 01:02:46
【问题描述】：

下面是一个简单的模板偏特化：

// #1
template <typename T, T n1, T n2>
struct foo { 
    static const char* scenario() {
        return "#1 the base template";
    }
};

// #2
// partial specialization where T is unknown and n1 == n2
template <typename T, T a>
struct foo<T, a, a> { 
    static const char* scenario() {
        return "#2 partial specialization";
    }
};

下面的主要在g++ (6.1) 和clang++ (3.8.0) 上得到不同的结果：

extern const char HELLO[] = "hello";
double d = 2.3;

int main() {
    cout <<   foo<int, 1, 2>                    ::scenario() << endl;                   
    cout <<   foo<int, 2, 2>                    ::scenario() << endl;                   
    cout <<   foo<long, 3, 3>                   ::scenario() << endl;                  
    cout <<   foo<double&, d, d>                ::scenario() << endl;               
    cout <<   foo<double*, &d, &d>              ::scenario() << endl;             
    cout <<   foo<double*, nullptr, nullptr>    ::scenario() << endl;   
    cout <<   foo<int*, nullptr, nullptr>       ::scenario() << endl;      
    cout <<   foo<nullptr_t, nullptr, nullptr>  ::scenario() << endl; 
    cout <<   foo<const char*, HELLO, HELLO>    ::scenario() << endl;
}

`g++` 和 `clang++` 的结果

哪个是正确的？

代码：https://godbolt.org/z/4GfYqxKn3

_{编辑，2021 年 12 月：}

_{自原始帖子以来的几年里，结果发生了变化，and were even identical for gcc and clang at a certain point in time，但再次检查，g++ (11.2) 和 clang++ (12.0.1) changed their results on references (case 4), but still differ on it。目前gcc 似乎一切正常，而clang 在参考案例中是错误的。}

【问题讨论】：

@EissaN，请注意这是结构的特化，而不是函数。虽然我同意这确实是在怪癖区......
事实上，MSVC 产生了所有预期的结果。
EDG 在 C++14 严格模式下也会按预期选择部分特化。
我想补充一点，gcc 7.2 和 clang 4.0.0 分别是最早的版本，以提供所有预期的结果：godbolt.org/z/g6imAK
快进到 2020 年，g++ 7.5.0 和 clang 8.0.0 给出相同（正确）的结果

标签： c++ templates template-specialization partial-specialization

【解决方案1】：

我认为在clang中nullptr更像是内置变量，如内置类型int。 nullptr 实际上没有类型。 nullptr_t 的声明（没有定义）是struct nullptr_t nullptr_t;。第一个问题的答案是正确的……答案是两者都是正确的，因为有标准，但这些是由不同公司制造的不同编译器，因此GNU G++ 和Clang 之间可能存在差异。 Clang 应该与 G++ 完全兼容，但事实并非如此。

【讨论】：

实际上在 MS VS 2015 中使用 Clang 它不会在编译器的输出中产生错误。但在运行时，您可以看到它使用基本模板。正如我在回答中提到的nullptr 没有类型。
nullptr 需要有一个类型，nullptr_t 按标准来说是这样......有点奇怪。

【解决方案2】：

#4 格式不正确，我很惊讶它可以编译。一方面，双精度不能用作非类型模板参数。另一方面，类模板使用与函数模板相同的规则进行部分排序。该标准提供了一个为执行排序而生成的“虚构”函数的示例：

template<int I, int J, class T> class X { };
template<int I, int J> class X<I, J, int> { }; // #1
template<int I>        class X<I, I, int> { }; // #2
template<int I, int J> void f(X<I, J, int>); // A
template<int I>        void f(X<I, I, int>); // B

对于您的示例，它看起来像这样：

template <typename T, T n1, T n2>
struct foo { 
};

template <typename T, T n1, T n2>
void bar(foo<T, n1, n2>)
{
    std::cout << "a";
}

template <typename T, T a>
void bar(foo<T, a, a>)
{
    std::cout << "b";
}

模板参数推导用于确定哪个功能比另一个更专业。 double& 应该被推导出为 double，因此两个专业化应该是相等的，对于 bar(foo<double&, d, d>{}); 来说也是模棱两可的。看看 GCC 和 Clang 抱怨：

GCC 错误

main.cpp:14:6: 注意：模板参数推导/替换失败：main.cpp:26:29：注意：不匹配的类型 'double&' 和 '双'
 bar(foo<double&, d, d>{});
 ^
Clang 错误

注意：候选模板被忽略：替换失败 [with T = double &]：推导的非类型模板参数不具有相同的类型作为其对应的模板参数（'double' vs 'double &')

同样，如果您删除引用，他们都正确地抱怨使用 double 作为非类型模板参数。

我不打算测试其余的，但您可能会发现类似的结果。

【讨论】：

“一方面，双精度不能用作非类型模板参数。”但是对double 的左值引用可以。
...而您投诉的扣费失败是由a defect in the standard引起的。
第二件事是有道理的：“相同的引用”通常只公开为“指针相同”。 OP 似乎希望这个“相同”与模板模式匹配一起工作，这在哲学上似乎过分了。

下面是一个简单的模板偏特化：

g++ 和 clang++ 的结果

哪个是正确的？

`g++` 和 `clang++` 的结果