c++ - g++ 和 clang++ 与 operator<() 重载的不同行为

Question

你好，抱歉我的英语不好。

为了练习 c++11，我正在尝试编写类 std::experimental::any ( http://en.cppreference.com/w/cpp/experimental/any) 的一个版本，添加一些额外的东西。

添加运算符<() 我在 g++ (4.9.2) 和 clang++ (3.5.0) 之间得到了不同的行为。

以下是该类(和使用的类)的简化版本，涵盖了最低限度的必要内容，以及触发问题的非常小的 main()。

抱歉，代码太长了，但我没能缩短示例。

#include <memory>
#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <unordered_set>

namespace yans // yet another name space
 {
   class anyB  // base for any
    {
      public:

         virtual std::type_info const & typeT () const = 0;
         virtual bool isLess (anyB const *) const = 0;
    };

   template <typename T>
      class anyD : public anyB  // derived for any
       {
         private:

            T val;

            static std::type_info const & typeInfo ()
             { static auto const & ret = typeid(T); return ret; }

            template <typename U> // preferred version
               static auto lessF (U const & u1, U const & u2, int)
               -> decltype(  std::declval<U const &>()
                           < std::declval<U const &>())
                { return (u1 < u2); }

            template <typename U> // emergency version
               static auto lessF (U const &, U const &, ...) -> bool
                { throw std::runtime_error("no operator < for type "); }

         public:

            anyD (T const & v0)
               : val(v0)
                { }

            std::type_info const & typeT () const override final
             { return typeInfo(); }

            bool isLess (anyB const * pB0) const override final
             {
               auto pD0 = dynamic_cast<anyD<T> const *>(pB0);

               if ( nullptr == pD0 )
                  throw std::bad_cast();

               return lessF(val, pD0->val, 0);
             }
       };

   class any
    {
      private:
         template <class T>
            using sT = typename std::decay<T>::type;

         template <class T>
            using noAny
            = typename std::enable_if
            <false == std::is_same<any, sT<T>>::value, bool>::type;

         template <class T>
            using isCpCtr
            = typename std::enable_if
            <true == std::is_copy_constructible<sT<T>>::value,bool>::type;

         std::unique_ptr<anyB>  ptr;

         static std::type_info const & voidInfo ()
          { static auto const & ret = typeid(void); return ret; }

         bool opLess (any const & a0) const
          {
            return
                  type().before(a0.type())
               || (   (type() == a0.type())
                   && (false == empty())
                   && ptr.get()->isLess(a0.ptr.get()) );
          }

      public:

         template <typename T, typename = noAny<T>, typename = isCpCtr<T>>
            any (T && v0)
            : ptr(new anyD<sT<T>>(std::forward<T>(v0)))
             { }

         bool empty () const noexcept
          { return ! bool(ptr); }

         std::type_info const & type () const
          { return ( ptr ? ptr->typeT() : voidInfo()); }

         friend bool operator< (any const &, any const &);
    };

   bool operator< (any const & a0, any const & a1)
    { return a0.opLess(a1); }
 }

int main () 
 {
   try
    {
      yans::any  ai { 12 };
      yans::any  as { std::string("t1") };
      yans::any  au { std::unordered_set<int> { 1, 5, 3 } };

      std::cout << "ai < 13 ? " << (ai < 13) << '\n';
      std::cout << "as < std::string {\"t0\"} ? "
         << (as < std::string {"t0"}) << '\n';
      std::cout << "au < std::unordered_set<int> { 2, 3, 4 } ? "
         << (au < std::unordered_set<int> { 2, 3, 4 }) << '\n';
    }
   catch ( std::exception const & e )
    {
      std::cerr << "\nmain(): standard exception of type \""
         << typeid(e).name() <<"\"\n"
         << "  ---> " << e.what() << " <---\n\n";
    }

   return EXIT_SUCCESS;
 }

operator<() 背后的想法是，如果左操作数的类型小于右操作数的类型(根据 typeid(T).before())，并且如果类型匹配，则返回“true” , 以返回比较包含的值所返回的值。我知道这是一个有问题的解决方案，但我正在学习。

问题在于，在类 any 的实例中，可以包含没有 operator<() 的类型的值。在示例中，类 std::unordered_set 的一个实例。然后我尝试开发几个重载(SFINAE)方法 lessF();首选的，当 operator<() 可用于包含的类型 T 时，返回比较值；紧急版本，当 operator<() 不可用时使用，抛出异常。

使用 clang++，我得到了我想要的:类 anyD > 没有实现 lessF 的首选版本，并且比较生成紧急版本的异常。

相反，在 g++ 中，类 anyD > 生成优先版本，在 any 的两个实例上调用 operator<()，构建在两个 std::unordered_set 上lessF() 的参数(any 的模板化构造函数未“显式”定义)，然后递归调用自身，进入循环并产生错误(“Errore di segmentazione”，即“段错误”)。

我想了解的是:

• 根据 ISO c++11，clang++ 的行为或 g++ 的行为是正确的吗？

• 我能否在本地(仅在 lessF() 中)，并且不声明“显式”any() 的模板构造函数的情况下，阻止两个 std::unordered_set 之间的比较在对抗中转向自身两者之间？换句话说:如何防止在 anyD > 中开发 lessF() 的优先版本？

以下是两个程序的输出。

---- clang++ program output ----
ai < 13 ? 1
as < std::string {"t0"} ? 0
au < std::unordered_set<int> { 2, 3, 4 } ? 
main(): standard exception of type "St13runtime_error"
  ---> no operator < for type  <---

---- end output ----

---- g++ program output ----
ai < 13 ? 1
as < std::string {"t0"} ? 0
Errore di segmentazione
---- end output ----

Answer 1

我相信您发现了 gcc 中的一个错误(我以更短的形式复制了它 here，敬请期待)。

问题是，如果你查看段错误，你会看到 operator<调用unordered_set<int>是无限递归的。这是因为 gcc 实际上考虑了 bool operator<(const any&, const any&)成为一场比赛。它不应该在你调用它的地方。

简单的解决方法是简单地确保 operator<(const any&, const any&) 仅找到any的，无论您在哪个命名空间中。只需将定义移动到类中:

class any {
    friend bool operator< (any const & a0, any const & a1) {
        return a0.opLess(a1);
    }
};

无论如何，这是一个很好的做法。