Типичные шаблоны операторов преобразования и семантика перемещения: любое универсальное решение?

137
9

Это продолжение Явных рефлексивных шаблонов операторов преобразования в действии. Я экспериментировал со многими различными вариантами, и я приношу некоторые результаты здесь, пытаясь понять, есть ли какое-либо решение в конце концов.


Скажем, что класс (например, любой) должен обеспечить преобразование любого возможного типа удобным, безопасным (без сюрпризов) способом, который сохраняет семантику перемещения. Я могу представить себе четыре разных способа.


struct A
{
// explicit conversion operators (nice, safe?)
template<typename T> explicit operator T&& () &&;
template<typename T> explicit operator T& () &;
template<typename T> explicit operator const T& () const&;

// explicit member function (ugly, safe)
template<typename T> T&& cast() &&;
template<typename T> T& cast() &;
template<typename T> const T& cast() const&;
};

// explicit non-member function (ugly, safe)
template<typename T> T&& cast(A&&);
template<typename T> T& cast(A&);
template<typename T> const T& cast(const A&);

struct B
{
// implicit conversion operators (nice, dangerous)
template<typename T> operator T&& () &&;
template<typename T> operator T& () &;
template<typename T> operator const T& () const&;
};


Наиболее проблематичными являются инициализация объекта или ссылки на rvalue для объекта с учетом временного или ссылочного значения rvalue. Функциональные вызовы работают во всех случаях (я думаю), но я нахожу их слишком подробными:


A a;
B b;

struct C {};

C member_move = std::move(a).cast<C>(); // U1. (ugly) OK
C member_temp = A{}.cast<C>(); // (same)

C non_member_move(cast<C>(std::move(a))); // U2. (ugly) OK
C non_member_temp(cast<C>(A{})); // (same)


Итак, следующий эксперимент с операторами преобразования:


C direct_move_expl(std::move(a));  // 1. call to constructor of C ambiguous
C direct_temp_expl(A{}); // (same)

C direct_move_impl(std::move(b)); // 2. call to constructor of C ambiguous
C direct_temp_impl(B{}); // (same)

C copy_move_expl = std::move(a); // 3. no viable conversion from A to C
C copy_temp_expl = A{}; // (same)

C copy_move_impl = std::move(b); // 4. OK
C copy_temp_impl = B{}; // (same)


Похоже, что перегрузка const& может быть вызвана на rvalue, что дает неоднозначность, оставляя копию-инициализацию с неявным преобразованием в качестве единственного варианта.


Однако рассмотрим следующий менее тривиальный класс:


template<typename T>
struct flexi
{
static constexpr bool all() { return true; }

template<typename A, typename... B>
static constexpr bool all(A a, B... b) { return a && all(b...); }

template<typename... A>
using convert_only = typename std::enable_if<
all(std::is_convertible<A, T>{}...),
int>::type;

template<typename... A>
using explicit_only = typename std::enable_if<
!all(std::is_convertible<A, T>{}...) &&
all(std::is_constructible<T, A>{}...),
int>::type;

template<typename... A, convert_only<A...> = 0>
flexi(A&&...);

template<typename... A, explicit_only<A...> = 0>
explicit flexi(A&&...);
};

using D = flexi<int>;


который предоставляет общие неявные или явные конструкторы в зависимости от того, могут ли входные аргументы быть неявно или явно преобразованы в определенный тип. Такая логика не так экзотична, например. может быть и такая реализация std::tuple. Теперь инициализация a D дает


D direct_move_expl_flexi(std::move(a));  // F1. call to constructor of D ambiguous
D direct_temp_expl_flexi(A{}); // (same)

D direct_move_impl_flexi(std::move(b)); // F2. OK
D direct_temp_impl_flexi(B{}); // (same)

D copy_move_expl_flexi = std::move(a); // F3. no viable conversion from A to D
D copy_temp_expl_flexi = A{}; // (same)

D copy_move_impl_flexi = std::move(b); // F4. conversion from B to D ambiguous
D copy_temp_impl_flexi = B{}; // (same)


По разным причинам единственная доступная опция direct-initialization с неявным преобразованием. Однако именно здесь неявное преобразование опасно. b может содержать D, который может быть своего рода контейнером, но рабочая комбинация вызывает конструктор D как точное совпадение, где b ведет себя как поддельный элемент контейнера, вызывая время выполнения ошибки или катастрофы.


Наконец, попробуйте инициализировать ссылку rvalue:


D&& ref_direct_move_expl_flexi(std::move(a));  // R1. OK
D&& ref_direct_temp_expl_flexi(A{}); // (same)

D&& ref_direct_move_impl_flexi(std::move(b)); // R2. initialization of D&& from B ambiguous
D&& ref_direct_temp_impl_flexi(B{}); // (same)

D&& ref_copy_move_expl_flexi(std::move(a)); // R3. OK
D&& ref_copy_temp_expl_flexi(A{}); // (same)

D&& ref_copy_move_impl_flexi = std::move(b); // R4. initialization of D&& from B ambiguous
D&& ref_copy_temp_impl_flexi = B{}; // (same)


Похоже, что каждый вариант использования имеет свои собственные требования, и нет никакой комбинации, которая могла бы работать во всех случаях.


Что хуже, все вышеприведенные результаты с clang 3.3; другие компиляторы и версии дают несколько иные результаты, опять же без универсального решения. Например: живой пример.


Итак: есть ли шанс, что что-то может работать по желанию или я должен отказаться от операторов преобразования и придерживаться явных вызовов функций?

спросил(а) 2014-04-30T16:37:00+04:00 5 лет, 11 месяцев назад
1
Решение
64

В стандарте С++, к сожалению, нет специального правила для устранения этой конкретной двусмысленности. Проблема возникает из-за того, что вы пытаетесь перегрузить две разные вещи: тип, к которому пытается конвертировать компилятор; и вид ссылки, с которой вы пытаетесь преобразовать.


Вводя прокси-классы, вы можете разделить разрешение на 2 шага. Шаг 1: определите, является ли это ссылкой на r-значение, ссылкой l-value или ссылкой const l-value. Шаг 2: конвертировать в любой тип, сохраняя решение, сделанное на шаге 1, о типе ссылки. Таким образом, вы можете использовать свое решение с функцией cast(), но не можете указать тип:

struct A
{
class A_r_ref
{
A* a_;
public:
A_r_ref(A* a) : a_(a) {}
template <typename T> operator T&&() const&&;
};

struct A_ref
{
A* a_;
public:
A_ref(A* a) : a_(a) {}
template <typename T> operator T&() const&&;
};

struct A_const_ref
{
const A* a_;
public:
A_const_ref(const A* a) : a_(a) {}
template <typename T> operator const T&() const&&;
};

A_r_ref cast() && { return A_r_ref(this); }
A_ref cast() & { return A_ref(this); }
A_const_ref cast() const& { return A_const_ref(this); }
};

ответил(а) 2014-07-03T00:31:00+04:00 5 лет, 9 месяцев назад
Ваш ответ
Введите минимум 50 символов
Чтобы , пожалуйста,
Выберите тему жалобы:

Другая проблема