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  IT知识库 -> C++ -> Effective Modern C++ Item 27:重载universal references -> 正文阅读

[C++]Effective Modern C++ Item 27:重载universal references

Effective Modern C++ Item 27:重载universal references 假设有一个接收universal references的模板函数foo,定义如下:

template<typename T>
void foo(T&& t)
{
    cout << "foo(T&& t)" << endl;
}

 如果想对某些类型做特殊处理,写一个重载版本的foo,比如想对float类型做特殊处理,就写一个接收float类型的foo:

void foo(float n)
{
    cout << "foo(float n)" << endl;
}

这样,如果我们写下 foo(1.0) 时,理论上应该输出"foo(float n)",而实际上输出结果为"foo(T&& t)"。为什么呢?因为“Functions taking universal reference are the greediest functions in C++”,也就是说universal reference的函数能准确匹配几乎所有的类型。当我们调用foo(1.0)时,1.0被推导为double类型,如果调用foo(float n),就需要做narrow conversion,所以编译器会认为foo(T&& t)为更准确的匹配,除非我们写下foo(1.f)时,才会调用foo(float)。只有在类型完全准确匹配时,才会调用重载版本,否则编译器会始终认为universal reference版本为准确匹配。
这个问题在类继承中会更为隐晦,假设有一个名为Base的class,Base有一个接收universal reference的模板构造函数,定义如下:

class Base
{
public:
    template<typename T>
    explicit Base(T&& t)
    {
        cout << "Base(T&& t)" << endl;
    }

    Base(const Base& b)
    {
        cout << "Base(const Base& b)" << endl;
    }

    Base(Base&& b)
    {
        cout << "Base(Base&& b)" << endl;
    }

    Base() = default;
};

 然后Derived继承Base:

class Derived : public Base
{
public:
    Derived() = default;

    Derived(const Derived& d)
        :Base(d)
    {
    }

    Derived(Derived&& d)
        :Base(std::move(d))
    {
    }
};

这时候,如果我们写:

Derived a;
Derived b(a);
Derived c(std::move(a));

那么输出结果始终为“Base(T&& t)”,也就是在Derived的拷贝构造和移动构造中,Base的函数调用都是Base(T&& t)。因为传给Base的类型为Derived,所以编译器始终认为universal reference为准确匹配。
由于universal reference的匹配过于"strong",一般都要避免重载,否则很容易出现匹配结果和预期不一致的情况。
如果无法避免重载呢?有两种方法:
1.使用type tags
考虑之前的foo函数,我们不重载foo函数,而是编写两个重载的fooImpl,fooImpl一个接受universal reference,一个接受float,两个函数用type tag参数来区分:

template<typename T>
void fooImpl(T&& t, std::false_type)
{
    cout << "fooImpl(T&& t)" << endl;
}

void fooImpl(float t, std::true_type)
{
    cout << "fooImpl(float t)" << endl;
}

参数的type tag表示是否为浮点类型,那么foo就可以这么调用:

template<typename T>
void foo(T&& t)
{
    fooImpl(std::forward<T>(t), std::is_floating_point<std::remove_reference_t<T>>());
}

这样有了type tag,只要参数是浮点类型,都会调用float版本的fooImpl。
2. 使用enable_if约束universal reference
如果某些情况我们不想使用universal reference版本,那么可以使用enable_if把它在重载决议的候选函数中屏蔽掉(SFINAE机制)。
对于foo函数,改写为:

template<typename T, typename = std::enable_if_t<
    !std::is_floating_point<
    std::remove_reference_t<T>
    >::value>
>
void foo(T&& t)
{
    cout << "foo(T&& t)" << endl;
}

void foo(float t)
{
    cout << "foo(float t)" << endl;
}

 这样,如果参数为浮点类型,foo(T&& t)会被屏蔽掉,就会调用float版本的foo,这就和预期结果一致。
 对于之前的Base class,思路也是一样的。用enable_if改写之前的代码:

class Base
{
public:
    template<typename T, typename = std::enable_if_t<
        !std::is_base_of <Base, std::decay_t<T>>::value
        >>
    explicit Base(T&& t)
    {
        cout << "Base(T&& t)" << endl;
    }

    Base(const Base& b)
    {
        cout << "Base(const Base& b)" << endl;
    }

    Base(Base&& b)
    {
        cout << "Base(Base&& b)" << endl;
    }

    Base() = default;
};

 这样,Derived的拷贝构造和移动构造就能正确调用到Base的函数(std::decay去掉references和cv-qualifiers)。
 结论:
1. 尽量避免重载universal references模板函数。
2. 如果无法避免,使用type tags或者enable_if来编写重载函数。
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加:2017-03-17 01:56:24  更:2017-05-15 13:59:00 
 
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