C++ 中函数/方法/模板名称解析的偏好是什么？

Question

如果存在多种可能性，C++ 编译器如何决定调用哪个函数/方法？ 在我的具体情况下，我有 C++ 运行时的标准自由函数，而且我还有一个模板化的自由变体，如下所示：

// The definitions of the C++ Run Time Library (from memory.h)
extern malloc(size_t s);
extern void free(void *p);

// Our own memory management functions
extern void *OurMalloc(size_t s);
extern void OurFree(void *p);

// Own variants to overrule malloc and free (instead of using #define)
template<typename T>
void *malloc(T t)
{
return OurMalloc(t);
}

template<typename T>
void free(T *t)
{
OurFree(t);
}

我使用以下代码测试了它：

void main(void)
{
void *p = malloc(10);
free(p);
}

如果我编译并运行它，似乎对 malloc 的调用是正确替换为模板化变体。到目前为止，一切都很好。

然而，对 free 的调用并没有被模板化变体取代，并且仍然调用标准 C++ 函数。

C++ 编译器使用什么规则来决定优先考虑哪个变体？ 这与 Koenig 查找规则有关吗？

注意：我尝试了这种替代方法，因为使用 #define 不能解决问题（请参阅问题 如何使用 C 宏的 (#define) 来更改调用，但不能原型）。

Answer 1

一般来说，重载解析相当复杂。

在您的情况下，这很简单：如果存在完全匹配，则不考虑函数模板。对于 free 来说是这样（标准 free 需要一个 void*），对于 malloc 则不然（标准 malloc 需要一个 size_t，你传递的是一个 int 并且 size_t 不能是 int 的 typedef —— size_t 是无符号的）。如果您使用 void* 以外的类型调用 f​​ree，它应该实例化您的模板。

运行：

#include <iostream>

void* ml(size_t s)
{
    std::cout << "ml(size_t)\n";
}

void fr(void *p)
{
    std::cout << "fr(void*)\n";
}

template<typename T>
void* ml(T t)
{
    std::cout << "ml<" << typeid(T).name() << ">(T)\n";
}

template<typename T>
void fr(T *t)
{
    std::cout << "fr<" << typeid(T).name() << ">(T*)\n";
}

int main()
{
    void* p1 = ml((size_t)10);
    fr(p1);
    int* p2 = (int*)ml(10);
    fr(p2);
    return 0;
}

我得到

ml(size_t)
fr(void*)
ml<i>(T)
fr<i>(T*)

并且 i 是返回 typeid(int).name()

Answer 2

对于您关于 malloc 和 free 的特定问题，问题是在您对 malloc 的调用中：

void *p = malloc(10);

参数 10 被键入为 int，而运行时的 malloc() 签名则调用 unsigned 参数。由于不存在精确匹配，因此编译器更喜欢使用模板化的 malloc 来创建精确匹配。

当您调用时：

free(p);

p 的类型是 void*，它与 free() 的运行时签名完全匹配，因此编译器不会打扰使用模板化的免费。

Answer 3

使用此技术不可能“替换”标准 malloc。其他答案已经解释过，因为您在 malloc 调用中使用有符号值作为参数，所以您的模板化版本恰好“胜过”标准版本，因为标准版本需要一个无符号的参数。

为了更好地说明这一点，我只是想补充一点，如果您在 malloc 调用中提供 unsigned int 或 unsigned long 参数

void *p1 = malloc(10u);
void *p2 = malloc(10ul);

，那么您将请注意，在其中一个调用中，您的 malloc 的模板化版本也不再“工作”，而是调用标准版本，因为它更适合参数（前提是在您的平台上） size_t 定义为 unsigned int 或 unsigned long）

Answer 4

没有回答您提出的问题，而是您想要做什么：

如果它在您的系统上可用，您可以使用 LD_PRELOAD 来预加载您构建的包含您的 malloc 和 free 版本的 .so 库。那么肯定会调用它们而不是标准版本。