c++ - GCC C++14/17 成员函数指针模板参数的区别

Question

我的示例代码在 GCC/Clang/MSVC 上在 C++14 下编译良好，在 Clang/MSVC 上在 C++17 下编译，但在 GCC 8.x 到 10.1 上的 C++17 下它会产生错误.

#include <vector> // vector

template< typename Seq,
          typename Seq::value_type& ( Seq::*next )(),
          void ( Seq::*pop )() >
void f( Seq& );

template< typename Seq >
void g( Seq& seq )
{
    f< Seq, &Seq::back, &Seq::pop_back >( seq );
}

void foo()
{
    std::vector< int > v;
    g( v );
}

我使用 CXXFLAGS=-std=c++17 从 GCC 10.1 收到以下错误:

<source>: In instantiation of 'void g(Seq&) [with Seq = std::vector<int>]':
<source>:17:10:   required from here
<source>:11:41: error: no matching function for call to 'f<std::vector<int, std::allocator<int> >, (& std::vector<int, std::allocator<int> >::back), &std::vector<int, std::allocator<int> >::pop_back>(std::vector<int>&)'
   11 |     f< Seq, &Seq::back, &Seq::pop_back >( seq );
      |     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~
<source>:6:6: note: candidate: 'template<class Seq, typename Seq::value_type& (Seq::* next)(), void (Seq::* pop)()> void f(Seq&)'
    6 | void f( Seq& );
      |      ^
<source>:6:6: note:   template argument deduction/substitution failed:
<source>:11:41: error: 'int& (std::vector<int>::*)(){((int& (std::vector<int>::*)())std::vector<int>::back), 0}' is not a valid template argument for type 'int& (std::vector<int>::*)()'
   11 |     f< Seq, &Seq::back, &Seq::pop_back >( seq );
      |     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~
<source>:11:41: note: it must be a pointer-to-member of the form '&X::Y'
Compiler returned: 1

Compiler Explorer

我知道第二个参数，&Seq::back是重载函数；我创建了一个非常量重载的中间成员函数指针，并将其作为第二个参数传递给调用 f ，但我收到几乎相同的错误。

那么，基本问题是，这是无效的 C++17 代码，还是 GCC 错误？假设它是无效的 C++17，我将如何使其有效？

奖励问题:什么是 'int& (std::vector<int>::*)(){((int& (std::vector<int>::*)())std::vector<int>::back), 0}' ？我对 { 感到非常惊讶/}对，和 0 .我知道外部是方法签名，内部第一部分是将重载方法转换为预期的签名，但为什么 {/}对和 0 ？初始化列表？一个结构？成员指针的内部结构？

Answer 1

[namespace.std]/6

... [T]he behavior of a C++ program is unspecified (possibly ill-formed) if it attempts ... to form a pointer-to-member designating either a standard library non-static member function ([member.functions]) or an instantiation of a standard library member function template.

这基本上是为了允许实现者向标准函数添加默认模板参数和默认参数以及所有诸如此类的东西，这将使它们的函数指针和引用的类型无法与标准所说的接口(interface)一致。此外，实现可以更改自身的那些不那么隐藏的部分，您不应该依赖它们。因此，全面禁止(异常(exception)情况——可寻址函数——通常似乎在 iostream 和 iomanip 中)。您基本上应该使用 lambda 或类似的方法将标准函数包装到它们的“预期”接口(interface)中:

#include <vector>

// or just take functors
template<typename Seq, typename Seq::value_type &(*next)(Seq&), void (*pop)(Seq&)>
void f(Seq&);

template<typename Seq>
void g(Seq &seq) {
    constexpr auto back = +[](Seq &s) -> typename Seq::value_type& { return s.back(); };
    constexpr auto pop_back = +[](Seq &s) -> void { s.pop_back(); };
    f<Seq, back, pop_back>(seq);
}

int main() {
    std::vector<int> v;
    g(v);
}

请注意，尽管此显式规则是 C++20 中的新规则，但在此之前就已经允许实现者修改函数的“标准”表示。 IE。即使以前的 C++ 版本没有这个子句，您的代码仍然不会是可移植的正确的，因为不同的实现可能无法编译它。

现在，即使考虑到这一点，我也不认为 GCC 已经走出困境。一方面，上面的代码无法用 GCC due to a bug 编译。 .好的，很好，简单(虽然冗长)修复:将 back 和 pop_back 从 g 中提取出来(例如，进入 namespace detail) 给他们链接。除此之外:请注意，在 Compiler Explorer 上，默认情况下 Clang 和 GCC 都使用 GCC 的标准库。这是一个 super 奇怪的默认值(Clang 仅在 -stdlib=libc++ 下使用自己的标准库)，但它告诉我们一些事情:GCC 不知何故无法编译 Clang 认为非常好的东西。从技术上讲，他们都遵守标准；不能保证您的代码会工作。但我们人类知道出事了。我们可以将问题简化为

struct F { void foo() noexcept; }; // std::vector<int>::back is noexcept in libstdc++
constexpr inline void (F::*ptr)() = &F::foo;
template<void (F::*f)()> void g();
int main() { g<ptr>(); }
// Clang is happy, GCC is not

我将把这个不稳定的错误消息标记为“GCC 的实现细节正在泄漏”，否则错误中的表达就没有多大意义。也许 GCC 在函数指针旁边保留了一些额外的标志或诸如此类的东西(我知道例如指向 virtual 成员函数的指针导致指向成员函数的指针的表示很奇怪)。无论如何，我相信这种拒绝是另一个 GCC 错误。 “指向成员函数指针的noexcept成员函数指针”conversion在转换后的常量表达式(模板非类型参数是)中是完全有效的，将这样一个转换后的 &F::foo 放入 constexpr 变量中可以显示它。但是，GCC 出于某种原因根本不喜欢它。正如您所发现的，解决方法是简单地编写两个版本的模板:一个用于 noexcept，一个用于 not-noexcept。

TL;DR:您的代码已损坏，但 GCC 可能更多损坏。