传递重载函数指针及其参数时的错误类型推导

Question

我正在尝试提供一个包装器std::invoke来完成推导函数类型的工作，即使函数已重载。
（我昨天为可变参数和方法指针版本问了一个相关问题）。

当函数有一个参数时，此代码 (C++17) 在正常重载条件下按预期工作：

#include <functional>

template <typename ReturnType, typename ... Args>
using FunctionType = ReturnType (*)(Args...);

template <typename S, typename T>
auto Invoke (FunctionType<S, T> func, T arg)
{   
    return std::invoke(func, arg);
}

template <typename S, typename T>
auto Invoke (FunctionType<S, T&> func, T & arg)
{   
    return std::invoke(func, arg);
}

template <typename S, typename T>
auto Invoke (FunctionType<S, const T&> func, const T & arg)
{
    return std::invoke(func, arg);
}

template <typename S, typename T>
auto Invoke (FunctionType<S, T&&> func, T && arg)
{   
    return std::invoke(func, std::move(arg));
}

更多的输入参数显然需要减少代码膨胀，但这是一个单独的问题。

如果用户的重载仅因常量/引用而不同，如下所示：

#include <iostream>

void Foo (int &)
{
    std::cout << "(int &)" << std::endl;
}

void Foo (const int &)
{
    std::cout << "(const int &)" << std::endl;
}

void Foo (int &&)
{
    std::cout << "(int &&)" << std::endl;
}

int main()
{
    int num;
    Foo(num);
    Invoke(&Foo, num);

    std::cout << std::endl;

    Foo(0);
    Invoke(&Foo, 0);
}

然后Invoke错误地推导出函数，用 g++ 输出：

(int &)
(const int &)

(int &&)
(const int &)

和叮当++：

(int &)
(const int &)

(int &&)
(int &&)

（感谢 geza 指出 clang 的输出不同）。

因此，Invoke有未定义的行为。

我怀疑元编程将是解决这个问题的方法。无论如何，是否有可能在Invoke现场正确处理类型推导？

Answer 1

理论

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对于每个函数 template Invoke，模板参数推导（必须成功才能进行重载解析才能考虑它）会考虑每个函数模板参数推导，看看它是否可以为所涉及的 一个函数参数 ( )Foo推导出多个模板参数（此处为两个）。只有恰好有一个匹配时，整体推导才能成功（因为否则无法推导）。（这或多或少在评论中有所说明。）funcFooS

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第一个 (\xe2\x80\x9cby value\xe2\x80\x9d)Invoke永远不会存在：它可以从任何Foos 中推导出来。类似地，第二个 (\xe2\x80\x9cnon- constreference\xe2\x80\x9d) 重载接受前两个Foos。请注意，无论(for )的其他参数如何，这些都适用！Invokearg

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第三个 ( const T&) 重载选择相应的Foo重载并推导出T= int；最后一个与最后一个重载（其中T&&是正常的右值引用）做了同样的事情，因此尽管它是通用引用（在这种情况下推导出Tas int&(或const int&) 并与func\xe2\x80\x99s 推导冲突），但仍拒绝左值参数。

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编译器

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如果 的参数arg是右值（并且像往常一样，不是\xe2\x80\x99t const），则两个合理的Invoke重载都会成功推导，并且T&&重载应该获胜（因为它将右值引用绑定到右值）。

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对于评论中的案例：

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template <typename U>\nvoid Bar (U &&);\nint main() {\n  int num;\n  Invoke<void>(&Bar, num);\n}\n

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&Bar由于涉及函数模板，因此不会发生任何推导，因此在每种情况下T都成功推导（如int）。然后，对每种情况再次进行推导，以确定Bar要使用的专业化（如果有），分别推导U为fail、、、、和。这些情况是相同的，而且明显更好，所以这个调用是模棱两可的。int&const int&int&int&

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所以Clang就在这里。（但是这里\xe2\x80\x99s没有\xe2\x80\x9c未定义的行为\xe2\x80\x9d。）

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解决方案

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我没有\xe2\x80\x99t给你一个一般性的答案；由于某些参数类型可以接受多个值类别/常量限定对，因此在所有此类情况下正确模拟重载解析并不容易。已经有人建议以这样或那样的方式具体化重载集；您可能会考虑沿用这些思路的当前技术之一（例如每个目标函数名称的通用 lambda ）。

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