在std::exchange中，为什么第二个模板参数默认了？

Question

C++14 标准为std::exchange 指定以下声明：

template <class T, class U = T>
T std::exchange(T& obj, U&& new_value);

我想知道为什么U 默认为T，因为U 可以通过new_value 找到。在什么情况下，这会导致不同的结果：

template <class T, class U>
T std::exchange(T& obj, U&& new_value);

Answer 1

std::exchange 在N3511 中提出 默认模板参数，后来N3608 带有默认模板参数。请注意，在 N3608 中提供了以下推理：

给第二个模板参数一个默认值可以修复 以下两种情况：

DefaultConstructible x = ...;
if (exchange(x, {})) { ... }

int (*fp)(int);
int f(int);
double f(double);
/*...*/ exchange(fp, &f) /*...*/

第一个例子的用处当然是一个无类型的临时{} 将被推导出为T。第二个例子涉及更多：

14.8.2 模板参数推导[temp.deduct]

5 得到的替换和调整函数类型用作 模板实参推导的函数模板类型。 如果一个 模板参数没有推导出来及其对应的模板 参数有一个默认参数，模板参数是确定的 通过替换为前面确定的模板参数 模板参数转换为默认参数。 如果替换 导致类型无效，如上所述，类型推导失败。

14.8.2.5 从类型推导模板参数 [temp.deduct.type]

4 在大多数情况下，类型、模板和非类型值 用于组合 P 参与模板参数推导。那是， 它们可用于确定模板参数的值，并且 如此确定的值必须与确定的值一致 别处。然而，在某些情况下，该值不 参与类型推导，而是使用模板的值 在别处推导出来或明确指定的论点。 如果模板参数仅在非推导上下文中使用并且是 未明确指定，模板参数推导失败。

5 未推断的上下文是：

(5.5) — 不能进行实参推导的函数形参 完成，因为关联的函数参数是一个函数，或 一个集合 重载函数（13.4），以及以下一项或多项 申请：

(5.5.1) — 多个函数匹配函数参数 类型（导致模棱两可的推论）

在第二个示例中，模板参数U 仅在非推导上下文中使用，因为f(int) 和f(double) 两个重载都可以匹配到U。因此，不会进行参数推导，U 成为提供的默认值T（在这种情况下为int (*)(int)，因此选择了f(int)）。

此外，正如@VladfromMoscow 所解释的，在传递std::exchange<T>（例如标准算法）时，具有默认参数允许更短的代码。

Answer 2

函数可以作为参数传递给其他函数或算法。在这种情况下，如果函数的两个参数具有相同的类型，则只指定第一个模板参数就足够了。

这使代码更短，更易读。

这是一个人为的例子。:)

#include <iostream>
#include <numeric>
#include <iterator> 
#include <functional>


int main()
{
    int a[] = { 1, 2, 3 };
    int b[] = { 4, 5, 6 };

    std::cout << "a: ";
    for ( int x : a ) std::cout << x << ' ';
    std::cout << std::endl;
    std::cout << "b: ";
    for ( int x : b ) std::cout << x << ' ';
    std::cout << std::endl;

    auto sum = std::inner_product( std::begin( a ), std::end( a ),
                                   std::make_move_iterator( std::begin( b ) ), 0,
                                   std::plus<int>(), std::exchange<int> );

    std::cout << "sum = " << sum << std::endl;
    std::cout << "a: ";
    for ( int x : a ) std::cout << x << ' ';
    std::cout << std::endl;
}

输出是

a: 1 2 3 
b: 4 5 6 
sum = 6
a: 4 5 6 

或者示例可以包含转换

#include <iostream>
#include <numeric>
#include <iterator> 
#include <functional>


int main()
{
    int a[] = { 1, 2, 3 };
    double b[] = { 4.4, 5.5, 6.6 };

    std::cout << "a: ";
    for ( int x : a ) std::cout << x << ' ';
    std::cout << std::endl;
    std::cout << "b: ";
    for ( double x : b ) std::cout << x << ' ';
    std::cout << std::endl;

    auto sum = std::inner_product( std::begin( a ), std::end( a ),
                                   std::make_move_iterator( std::begin( b ) ), 0,
                                   std::plus<>(), std::exchange<int> );

    std::cout << "sum = " << sum << std::endl;
    std::cout << "a: ";
    for ( int x : a ) std::cout << x << ' ';
    std::cout << std::endl;
}