为什么我不能将 std::span<int> 传递给采用 std::span<const T> 的函数模板？

Question

我正在使用 C++ 中的模板和类型推导，并且在使用

std::span

但不使用原始指针时遇到类型推导失败。下面是我的代码的简化版本：

#include <span>
#include <vector>

template <typename T>
void f1(std::span<const T> param)
{}

template <typename T>
void f2(const T* param)
{}

int main()
{
   std::vector<int> v{1,2,3};
   std::span<int> s{v};
   // Uncommenting this line causes a compilation error:
   // cannot deduce a type for 'T' that would make 'const T' equal 'int'
   // f1(s);
   int x = 10;
   int* px = &x;
   const int* z = px;
   f2(px); // Works fine
   f2(z);  // Works fine
}

当我取消注释

f1(s)

调用时，我收到一条编译错误，指出编译器无法推导出

T

的类型，从而使

const T

等于

int

。但是，类似的指针模板函数（如

f2

）在传递

int*

和

const int*

时编译不会出现任何问题。

为什么使用

std::span

会出现此错误，而使用指针则不会？

Answer 1

std::span<T>

可以隐式转换为

std::span<const T>

。因此，如果函数中的

T

是

int

，则您的

std::span<int>

参数可以转换为函数所需的

std::span<const int>

。然而，这并不意味着编译器能够在其模板参数推导过程中弄清楚这一点。

编译器的模板参数推导过程并不关心什么可以转换成什么。它需要

T

的一些参数，以便

std::span<const T>

与

std::span<int>

相同，正如错误消息中所说，没有参数，因为没有。如果

T

是一个

int

，正如我上面所说，

std::span<const T>

将是一个

std::span<const int>

，可以从

std::span<int>

隐式转换。 但它仍然不是编译器想要的完全相同的类型，因此该选项被排除在外。

您可以通过两种方式解决此问题：

• 显式指定模板参数。所以，

  f1<int>(s)

  而不是

  f1(s)

  。这避免了任何模板参数推导。
• 或者，保留模板参数推导，并将

  s

  变为

  std::span<const int>

  ，而不是像当前那样成为

  std::span<int>

  。现在确实存在一个类型

  T

  ，使得

  std::span<const T>

  是一个

  std::span<const int>

  ，并且编译器将正确识别并使用它。

Answer 2

T

中的

std::span<const T>

无法从

std::span<int>

推出，因为

int

不是

const

。 确实存在从任何

std::span<U>

到

std::span<const U>

的隐式转换，但在模板参数推导过程中不考虑此类隐式转换。 另请参阅为什么隐式类型转换在模板推导中不起作用？

const T* param

是一种特殊情况，因为有专门的规则来规定何时扣除不能为您提供

T

的精确匹配，并且必须添加

const

（通过资格转换） ([temp.deduct.call ] p4：

一般来说，推导过程尝试找到模板参数值，使推导的 A 与[参数类型] A 相同（在类型 A 如上所述进行转换之后）。 但是，存在三种情况允许存在差异：

• [...]
• 转换后的A可以是另一个指针或指向成员的指针类型，可以通过函数指针转换和/或限定转换转换为推导的A。

在您的情况下，参数类型 A 是

int*

，可以转换为

const int*

从而匹配

const T*

。

在大多数情况下，您不应该编写带有

std::span<T>

的模板。 结果总是会有些混乱和不符合人体工程学。 因为

f1

无论如何都是一个模板，所以你不会因为这样写而丢失任何东西：

template <std::ranges::contiguous_range R>
void f1(R&& range);

这也可以让你在没有跨度的情况下传递

std::vector

和

std::string_view

。

注意：在大多数情况下，连续的范围是多余的，您可以使用随机访问范围或一些较弱的要求。