模板和重载之间的交互

问题描述

以下代码的输出是TA，但我不明白为什么。

#include <iostream>
#include <type_traits>

struct A {};

template<typename T>
void fun(T) {
    std::cout << "T";
}

template<typename T>
void caller(T t) {
    fun(A{});
    fun(t);
}

void fun(A) {
    std::cout << "A";
}

int main() {
    caller(A{});
}

我对模板的理解告诉我以下几点：

就在 main 的主体被解析之前，唯一“就位”的函数是 fun 的非模板重载，打印 A，因为模板 {{ 1}} 和 fun 没有被使用，而是被实例化；
只有当对 caller 的调用被解析时，模板 caller 才被 caller 实例化，这意味着 T = A 使用 caller 的对象调用 fun两种情况下的类型相同；
此外，由于该类型是 A，所以我认为 fun 的非模板重载在这两种情况下都会被调用。

但是，上面是错误的，否则我会得到AA（实际上，TT 也不会让我感到意外TA）。

我也注意到在caller的定义之前移动非模板重载，输出变成AA，所以我只能做出这个猜想：

当解析器读取行 fun(A{}); 时，fun 模板将使用 T = A 实例化，即使模板 caller 尚未实例化；
然后，当 caller(A{}); 被解析时，caller 被实例化；
此时只有在 fun 的主体中对 caller 的第二次调用可以解释为带有类型为 A 的参数的调用，但这次是非模板 { {1}} 已为编译器所知，因此被选为更好的匹配项。

我不知道以上是否有任何意义。

更可预见的是，如果我使用以下模板特化

fun

代替非模板重载，那么输出总是template<> void fun<A>(A) { std::cout << "A"; }，不管我把特化放在AA之前还是之后的定义。

解决方法

fun(A{}); 不涉及任何模板参数相关表达式，因此查找和重载解析发生在定义点。此时，只有 fun(T) 可见； fun(A) 不参与重载决议。

fun(t) 调用依赖于 T，因此解析延迟到实例化点。此时，fun(A) 和 fun(T) 都是可见的，fun(A) 获胜：非模板优先于模板，其他条件相同。

补充一下 Igor Tandetnik 的回答：如果您通过提供虚假参数来延迟实例化，则重载解析会延迟：

#include <iostream>
#include <type_traits>

struct A {};

template<typename T>
void fun(T) {
    std::cout << "T";
}

template<typename T,typename AA = A> // <<==== HERE
void caller(T t) {
    fun(AA{});
    fun(t);
}

void fun(A) {
    std::cout << "A";
}

int main() {
    caller(A{}); // Does AA
}

这是延迟解析其他模板参数独立表达式的常见技巧，例如向模板添加假参数以防止特化被填满，例如：

template<typename T>
struct foo {};

template<>
struct foo<void> {}; // Instantiated immediately

template<typename T,int fake = 0>
struct bar {};

template<int fake>
struct bar<void,fake> {}; // Not instantiated until used

// Users of bar<T> almost never realize they use bar<T,0>,you can even provide a wrapper without `int` parameter.

有时您需要使用 this-> 访问模板类成员以强制它们也依赖等。

argument-dependent-lookup c++overload-resolution overloading templates