显式声明模板参数时如何进行完美转发

Question

考虑这个简单的功能

template <typename U>
auto mkVector(U&& x0)
{
    return std::vector<std::decay_t<U>>{std::forward<U>(x0)};
}

以及 4 种可能的用例，其中参数是左值或右值，并且类型要么隐式说明，要么从参数中推导：

    const string lvalue("hello");

    // type inferred from arguments
    auto v1 = mkVector(lvalue);              // argument is a lvalue
    auto v2 = mkVector(string{});            // argument is a rvalue

    // type is explicilty stated
    auto v3 = mkVector<string>(lvalue);       // argument is a lvalue
    auto v4 = mkVector<string>("");           // argument is a rvalue

案例

v3

无法编译，因为U被显式声明为U=string，因此

U&&

意味着

string&&

和

lvalue

不兼容。

有没有办法编写函数

mkVector

，使其在所有可能的情况下都能正确工作，支持完美转发？

我能想到的最好办法是编写该函数的两个重载，但这并不理想，如果有 N 个参数而不是 1 个，则需要 2^N 个可能的重载。

template <typename U, std::enable_if_t<std::is_rvalue_reference_v<U>, bool> = true>
auto mkVector(U&& x0)
{
    return std::vector<U>{std::move(x0)};
}

template <typename U>
auto mkVector(const U& x0)
{
    return std::vector<U>{x0};
}

Answer 1

有没有办法编写函数

mkVector

，使其在所有可能的情况下都能正确工作，支持完美转发？

不，没有。 您可以使用转发引用并根据用户的想法提供虚假的

U

，或者基本上在

std::forward

内实现

mkVector

的所有功能。 为此，你至少需要两次重载，所以你走在正确的轨道上，但我不会再进一步追求这个想法；这是浪费时间。

这里真正关心的是用户可以通过提供显式模板参数来破坏东西，这不仅仅是完美转发的问题。 考虑以下示例：

template <typename T>
void f(T x) {
    use(std::move(x));
}

如果用户显式调用

f<U&>(u)

，则

f

将从给定的

u

移动，而不是从本地副本移动。 有许多标准库函数也没有以对显式参数（例如，

std::swap

）稳健的方式实现。 这是 C++ 的一个非常基本的问题，比人们想象的要广泛得多。

那么……我们该怎么办呢？您有两个选择：

• 不在乎。

  mkVector

  不应该与显式参数一起使用，如果用户这样滥用它，就应该受到指责。
• 防止用户显式传递任何（有用的）内容。

对于后一种方法，你可以这样写：

template <typename..., typename U>
auto mkVector(U&& x0)
{
    return std::vector<std::decay_t<U>>{std::forward<U>(x0)};
}

提供给

mkVector

的任何显式参数都将被

typename...

吞噬，因此用户无法再显式指定

U

。 这在技术上是可行的，但很不寻常。 大多数人只是不在乎。