concat 中的可变参数模板和推断的返回类型

Question

这行得通

玩弄 C++11，我尝试构建一个函数，通过将任意对象写入ostringstream 来连接它们。作为这些的辅助函数，我有一个可变参数辅助函数，它将单个项目附加到现有的 ostream （下面的完整粘贴中给出了更多上下文）：

template<class Head, class... Tail>
std::ostream& append(std::ostream& out, const Head& head, const Tail&... tail)
{
  return append(out << head, tail...);
}

这失败了

但后来我认为可能有一些对象，当<<-应用于流时，不会返回ostream，而是一些占位符。因此，让流类型也成为模板参数会很酷：

  1 #include <iostream>
  2 #include <sstream>
  3 
  4 template<typename Stream>
  5 Stream& append(Stream& out) {
  6   return out;
  7 }
  8 
  9 template<class Stream, class Head, class... Tail>
 10 auto append(Stream& out, const Head& head, const Tail&... tail)
 11   -> decltype(append(out << head, tail...))  // <<<<< This is the important line!
 12 {
 13   return append(out << head, tail...);
 14 }
 15 
 16 template<class... Args>
 17 std::string concat(const Args&... args) {
 18   std::ostringstream s;
 19   append(s, args...);
 20   return s.str();
 21 }
 22 
 23 int main() {
 24   std::cout << concat("foo ", 3, " bar ", 7) << std::endl;
 25 }

但是g++-4.7.1 会拒绝编译这个。

将签名中Stream 的所有用法改回std::ostream 不会让它变得更好，所以我认为new function declaration syntax 在这里扮演着重要角色——尽管gcc claims 支持它，因为4.4.

错误信息

错误消息相当神秘，并没有告诉我这里发生了什么。但也许你能理解它。

 In instantiation of ‘std::string concat(const Args& ...) [with Args = {char [5], int, char [6], int}; std::string = std::basic_string<char>]’:
24:44:   required from here
19:3: error: no matching function for call to ‘append(std::ostringstream&, const char [5], const int&, const char [6], const int&)’
19:3: note: candidates are:
5:9: note: template<class Stream> Stream& append(Stream&)
5:9: note:   template argument deduction/substitution failed:
19:3: note:   candidate expects 1 argument, 5 provided
10:6: note: template<class Stream, class Head, class ... Tail> decltype (append((out << head), append::tail ...)) append(Stream&, const Head&, const Tail& ...)
10:6: note:   template argument deduction/substitution failed:
 In substitution of ‘template<class Stream, class Head, class ... Tail> decltype (append((out << head), tail ...)) append(Stream&, const Head&, const Tail& ...) [with Stream = std::basic_ostringstream<char>; Head = char [5]; Tail = {int, char [6], int}]’:
19:3:   required from ‘std::string concat(const Args& ...) [with Args = {char [5], int, char [6], int}; std::string = std::basic_string<char>]’
24:44:   required from here
10:6: error: no matching function for call to ‘append(std::basic_ostream<char>&, const int&, const char [6], const int&)’
10:6: note: candidate is:
5:9: note: template<class Stream> Stream& append(Stream&)
5:9: note:   template argument deduction/substitution failed:
10:6: note:   candidate expects 1 argument, 4 provided

问题

所以我的核心问题是：
这段代码是否有充分的理由失败？

我会对标准中的一些引用感兴趣，即我的代码无效，或者对实现中出现的问题有所了解。如果有人应该为此找到一个 gcc 错误，那也将是一个答案。我一直找不到合适的报告。虽然使用std::ostream 仅适用于我当前的应用程序，但实现这项工作的方法也很棒。关于其他编译器如何处理这个问题的输入也很受欢迎，但对于我考虑接受的答案来说还不够。

Answer 1

3.3.2 [basic.scope.pdecl]
-1- 名称的声明点紧接在其完整声明符（第 8 条）之后和其初始化程序（如果有）之前，除非以下说明。

函数声明器包含尾随返回类型，因此函数自己的名称不在其自己的尾随返回类型的范围内。

所以在表达式decltype(append(out << head, tail...))中唯一的候选函数是非可变参数append(Stream&)，当参数包tail不为空时不能使用，所以在调用append时，如果有两个以上的调用，推导总是失败论据。

因此GCC拒绝代码是正确的。

标准委员会成员去年 12 月对此进行了讨论，并将其作为核心问题报告，请参阅 CWG 1433。

我现在能想到的唯一解决方法是尝试使用common_type，它适用于一些情况，但可能对其他情况无效：

template<class Stream, class Head, class... Tail>
  auto append(Stream& out, const Head& head, const Tail&... tail)
  -> typename std::common_type<decltype(out << head), decltype(out << tail)...>::type

如果out << head << tail 有效但out << tail 无效，或者任何operator<< 调用返回的内容无法转换为其他operator<< 调用返回的类型，这将失败。