重载解析和数组：应该调用哪个函数？

Question

考虑以下程序：

#include <cstddef>
#include <cstdio>

void f(char const*&&)      { std::puts("char const*&&");      } // (1)
void f(char const* const&) { std::puts("char const* const&"); } // (2)

template <std::size_t N>
void f(char const (&)[N])  { std::puts("char const(&)[N]");   } // (3)

int main()
{
    const char data[] = "a";
    f(data);
}

应该调用哪个f？为什么？

三个编译器的最新发布版本对这个问题的答案不一致：

• 使用g++ 4.5.2编译程序时会调用(1)
• 使用 Visual C++ 2010 SP1 编译程序时调用 (2)
• (3) 使用 编译程序时调用 (3) Clang 3.0 (trunk 127530)

不同的 C++0x 草案中的重载解析规则是否发生了重大变化？或者，其中两个编译器真的完全错误吗？根据最新的 C++0x 草案，哪个重载是正确选择的重载？

Answer 1

首先，所有三个的转换序列是相同的，除了前两个有一个左值转换（左值到右值转换），但它不用于排序转换序列。这三个都是完全匹配的（函数模板特化具有参数类型 char const(&)[2]）。

如果您迭代 13.3.3.2p3 处的规则，则会在本段处停止

S1 和 S2 是引用绑定 (8.5.3)，并且都不引用未使用 ref 限定符声明的非静态成员函数的隐式对象参数，并且 S1 将右值引用绑定到右值，S2 绑定左值参考。

如果需要将右值引用绑定到左值，则无法形成转换序列，规范在 13.3.3.1.4p3 中表示。如果您查看引用绑定在 8.5.3p5 最后一个项目符号中的工作原理，它将从数组创建一个 char const* 类型的临时（我认为他们的意思是rvalue临时）左值并将引用绑定到该临时值。因此，我认为(1)比(2)更好。同样适用于 (1) 与 (3)，尽管我们不需要这个，因为 (3) 是一个模板，所以处于平局，我们会再次选择(1)。

在n3225中，他们更改了引用绑定规则，以便右值引用可以绑定到左值的初始化表达式，只要该引用将绑定到右值（可能是通过之前正确转换初始化器创建的） 。这可能会影响 Visual C++ 的处理，这里可能不是最新的。

我不确定铿锵声。即使它会忽略 (1)，那么它最终也会处于 (2) 和 (3) 之间的平局，并且需要选择 (2) 因为它是非模板。

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我认为 8.5.3p5 最后一个项目符号很令人困惑，因为它说“否则是临时类型......”。目前尚不清楚临时文件是否被 13.3.3.1.4p3 视为左值或右值，这意味着我不确定

void f(int &);
void f(int &&);

int main() {
  int n = 0;
  f(n);
}

如果我们假设临时文件被处理，那么 根据规范的确切文字，以下内容应该如何真正表现作为第 13 条的右值，然后我们将右值引用绑定到第二个函数中的右值和第一个函数中的左值。因此，我们将选择第二个函数，然后通过 8.5.3p5 最后一个项目符号进行诊断，因为 T1 和 T2 是引用相关的。如果我们假设第 13 条将临时变量视为左值，则以下内容将不起作用

void f(int &&);
int main() {
  f(0);
}

，因为我们将右值引用绑定到第 13 条的左值，这将使该函数不可行。如果我们将“将右值引用绑定到左值”解释为引用初始化表达式而不是绑定到的最终表达式，我们将不会接受以下内容，

void f(float &&);
int main() {
  int n = 0;
  f(n);
}

但这从 n3225 开始是有效的。所以似乎有些混乱 - 我就此向委员会发送了一份 DR。

Answer 2

我声称 #3 是由符合标准的编译器选择的函数。

(1) 比 (2) 更好，因为“如果 S1 和 S2 是引用绑定 (8.5.3) 并且都不引用非静态的隐式对象参数，则标准转换序列 S1 是比标准转换序列 S2 更好的转换序列。声明的成员函数没有引用限定符，S1 将右值引用绑定到右值，S2 绑定左值引用。”

(3) 比 (1) 和 (2) 都好，因为它是恒等转换（其他都是精确匹配转换）并且“如果 S1 是真子序列，则标准转换序列 S1 是比标准转换序列 S2 更好的转换序列” S2的（比较13.3.3.1.1定义的规范形式的转换序列，不包括任何左值变换；恒等转换序列被认为是任何非恒等转换序列的子序列）”

模板与非模板仅考虑到两种转换都不是更好的情况“或者，如果不是那样……”，

但奇怪的是，科莫更喜欢 (2) 而不是 (3)。该测试用例无法编译：

#include <cstddef>
#include <cstdio>

// (1) removed because Comeau doesn't support rvalue-references yet
char f(char const* const&) { std::puts("char const* const&"); return 0; } // (2)

template <std::size_t N>
int f(char const (&)[N])  { std::puts("char const(&)[N]"); return 0; } // (3)

int main()
{
    const char data[] = "a";
    switch (0) {
       case sizeof(char):
           break;
       case sizeof(f(data)):
           break;
    }
}

Answer 3

这是一个社区 wiki 答案，用于收集标准（草案 3225）中的片段。

第 13.3.3 节“最佳可行函数”[over.match.best]

1. 定义 ICSi(F) 如下：

   • 如果 F 是静态成员函数，则 ICS1(F) 的定义使得 ICS1(F) 既不比 ICS1(F) 更好也不比
     ICS1(G) 对于任何函数G，并且对称地，ICS1(G) 既不比 ICS1(F) 更好也不比 ICS1(F) 更差；否则，

   • 令 ICSi(F) 表示隐式转换序列，将列表中的第 i 个参数转换为
     可行函数F的第i个参数的类型。 13.3.3.1 定义隐式转换序列和
     13.3.3.2 定义了一个隐式转换序列比另一个隐式转换序列更好或更差的含义。

   给定这些定义，如果对于所有参数i，则可行函数F1被定义为比另一个可行函数F2更好的函数， ICSi(F1) 并不是比 ICSi(F2) 更差的转换序列，然后

   • 对于某些参数j，ICSj(F1) 是比 ICSj(F2) 更好的转换序列

   或者，如果不是这样，

   • 上下文是通过用户定义的转换（参见 8.5、13.3.1.5 和 13.3.1.6）以及从 F1 的返回类型到目标类型的标准转换序列进行的初始化（即，正在初始化的实体的类型）是比从 F2 返回类型到目标类型的标准转换序列更好的转换序列

   或者，如果不是这样，

   • F1 是非模板函数，F2 是函数模板特化

   或者，如果不是这样，

   • F1 和 F2 是函数模板特化，F1 的函数模板更加特化
     根据 14.5.6.2 中描述的部分排序规则，与 F2 的模板不同。

2. 如果恰好有一个可行函数比所有其他可行函数都更好，那么它就是重载决议选择的函数；

第 13.3.3.1.4 节“引用绑定”[over.ics.ref]

1. 当引用类型的参数直接 (8.5.3) 绑定到参数时表达式、隐式转换
   序列是恒等转换，除非参数表达式的类型是该序列的派生类
   参数类型，在这种情况下，隐式转换序列是派生到基数的转换 (13.3.3.1)。如果参数直接绑定到将转换函数应用于
   参数表达式，隐式转换序列是用户定义的转换序列（13.3.3.1.2），第二个标准转换序列可以是恒等转换，或者如果转换函数
   返回类型的实体，该类型是参数类型的派生类，即派生到基的转换。

2. 当引用类型的参数没有直接绑定到参数表达式时，转换顺序
   是将参数表达式转换为引用的基础类型所需的表达式
   至 13.3.3.1。从概念上讲，此转换序列对应于复制初始化临时的
   带有参数表达式的基础类型。顶级简历资格的任何差异都包含在
   初始化本身并不构成转换。

第 13.3.3.2 节“对隐式转换序列进行排名”[over.ics.rank]

1. 13.3.3.2 基于更好的关系定义了隐式转换序列的部分排序转换
   顺序和更好的转换。如果隐式转换序列 S1 由这些规则定义为更好的
   转换序列比 S2 更差，那么同样情况下 S2 是比 S1 更差的转换序列。如果
   转换序列 S1 既不比转换序列 S2 更好也不更差，据说 S1 和 S2
   是不可区分的转换序列。

2. 比较隐式转换序列的基本形式（如 13.3.3.1 中定义）

   • 标准转换序列 (13.3.3.1.1) 是比用户定义的转换序列或省略号转换序列更好的转换序列，并且

   • 用户定义的转换序列 (13.3.3.1.2) 是比省略号转换序列 (13.3.3.1.3) 更好的转换序列。

3. 两个相同形式的隐式转换序列是无法区分的转换序列，除非其中之一
   以下规则适用：

   • 标准转换序列 S1 是比标准转换序列 S2 更好的转换序列，如果

     • S1是S2的真子序列（比较13.3.3.1.1定义的规范形式的转换序列，不包括任何左值变换；恒等转换序列被认为是任何非恒等转换序列的子序列）

     或者，如果不是这样，

     • S1 的排名优于 S2 的排名，或者 S1 和 S2 的排名相同排名并可通过以下段落中的规则进行区分

     或者，如果不是这样，

     • S1 和 S2 仅在限定转换方面有所不同，并产生类似的类型 T1 和 T2 (4.4)分别，T1 类型的 cv 限定签名是 T2 类型的 cv 限定签名的真子集。

     或者，如果不是这样，

     • S1 和 S2 是引用绑定 (8.5.3)，并且都不引用 a 的隐式对象参数
       声明时没有引用限定符的非静态成员函数，并且 S1 将右值引用绑定到
       右值和 S2 绑定左值引用。