g++ 和 clang++ 与运算符<() 重载的不同行为

g++ and clang++ different behaviour with operator<() overloading

本文关键字:重载 clang++ 运算符 g++      更新时间:2023-10-16

你好,对不起我的英语不好。

为了练习 c++11,我正在尝试编写一个 std::experimental::any (http://en.cppreference.com/w/cpp/experimental/any) 类的版本,添加一些额外的东西。

添加运算符<() 我在 g++ (4.9.2) 和 clang++ (3.5.0) 之间得到了不同的行为。

以下是该类(以及使用的类)的缩短版本,涵盖了触发问题的最小必要值和非常小的 main()。

很抱歉代码很长,但我未能缩短示例。

#include <memory>
#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <unordered_set>
namespace yans // yet another name space
 {
   class anyB  // base for any
    {
      public:
         virtual std::type_info const & typeT () const = 0;
         virtual bool isLess (anyB const *) const = 0;
    };
   template <typename T>
      class anyD : public anyB  // derived for any
       {
         private:
            T val;
            static std::type_info const & typeInfo ()
             { static auto const & ret = typeid(T); return ret; }
            template <typename U> // preferred version
               static auto lessF (U const & u1, U const & u2, int)
               -> decltype(  std::declval<U const &>()
                           < std::declval<U const &>())
                { return (u1 < u2); }
            template <typename U> // emergency version
               static auto lessF (U const &, U const &, ...) -> bool
                { throw std::runtime_error("no operator < for type "); }
         public:
            anyD (T const & v0)
               : val(v0)
                { }
            std::type_info const & typeT () const override final
             { return typeInfo(); }
            bool isLess (anyB const * pB0) const override final
             {
               auto pD0 = dynamic_cast<anyD<T> const *>(pB0);
               if ( nullptr == pD0 )
                  throw std::bad_cast();
               return lessF(val, pD0->val, 0);
             }
       };
   class any
    {
      private:
         template <class T>
            using sT = typename std::decay<T>::type;
         template <class T>
            using noAny
            = typename std::enable_if
            <false == std::is_same<any, sT<T>>::value, bool>::type;
         template <class T>
            using isCpCtr
            = typename std::enable_if
            <true == std::is_copy_constructible<sT<T>>::value,bool>::type;
         std::unique_ptr<anyB>  ptr;
         static std::type_info const & voidInfo ()
          { static auto const & ret = typeid(void); return ret; }
         bool opLess (any const & a0) const
          {
            return
                  type().before(a0.type())
               || (   (type() == a0.type())
                   && (false == empty())
                   && ptr.get()->isLess(a0.ptr.get()) );
          }
      public:
         template <typename T, typename = noAny<T>, typename = isCpCtr<T>>
            any (T && v0)
            : ptr(new anyD<sT<T>>(std::forward<T>(v0)))
             { }
         bool empty () const noexcept
          { return ! bool(ptr); }
         std::type_info const & type () const
          { return ( ptr ? ptr->typeT() : voidInfo()); }
         friend bool operator< (any const &, any const &);
    };
   bool operator< (any const & a0, any const & a1)
    { return a0.opLess(a1); }
 }
int main () 
 {
   try
    {
      yans::any  ai { 12 };
      yans::any  as { std::string("t1") };
      yans::any  au { std::unordered_set<int> { 1, 5, 3 } };
      std::cout << "ai < 13 ? " << (ai < 13) << 'n';
      std::cout << "as < std::string {"t0"} ? "
         << (as < std::string {"t0"}) << 'n';
      std::cout << "au < std::unordered_set<int> { 2, 3, 4 } ? "
         << (au < std::unordered_set<int> { 2, 3, 4 }) << 'n';
    }
   catch ( std::exception const & e )
    {
      std::cerr << "nmain(): standard exception of type ""
         << typeid(e).name() <<""n"
         << "  ---> " << e.what() << " <---nn";
    }
   return EXIT_SUCCESS;
 }

运算符<()背后的思想是,如果左操作数的类型小于右操作数的类型(根据typeid(T).before()),则返回"true",如果类型匹配,则返回通过比较包含的值返回的值。我知道这是一个有问题的解决方案,但我是在玩学习。

麻烦的是,在类的实例中,任何都可以包含没有运算符<()的类型值。在示例中,类 std::unordered_set 的实例。然后我尝试开发几个重载 (SFINAE) 方法 lessF();首选的,当运算符<() 可用于包含的类型 T 时,返回比较值;当运算符 <() 不可用时使用的紧急版本会引发异常。

使用 clang++,我得到了我想要的:类 anyD<std::unordered_set>> 没有实现 lessF 的首选版本,并且比较会从紧急版本生成异常。

相反,使用 g++,类 anyD<std::unordered_set>> 生成优先版本,在 any 的两个实例上调用运算符 <(),构建在 lessF() 的两个 std::unordered_set 参数上(任何模板化的构造函数都没有"显式"定义),然后递归调用自身,进入循环并生成错误("Errore di segmentazione", 即"分段错误")。

我想了解的是:

  • 根据 ISO c++11,clang++ 的行为或 g++ 的行为是否正确?

  • 我是否可以在本地(仅在 lessF() 中)并且不声明 any() 的模板构造函数"显式"),两个 std::unordered_set 之间的比较会在两个 any 之间的对抗中转向自己?换句话说:我怎样才能防止在anyD<std::unordered_set>>中开发lessF()的优先版本?

以下是两个程序的输出。

---- clang++ program output ----
ai < 13 ? 1
as < std::string {"t0"} ? 0
au < std::unordered_set<int> { 2, 3, 4 } ? 
main(): standard exception of type "St13runtime_error"
  ---> no operator < for type  <---
---- end output ----
---- g++ program output ----
ai < 13 ? 1
as < std::string {"t0"} ? 0
Errore di segmentazione
---- end output ----

我相信你已经在 gcc 中发现了一个错误(我在这里以更短的形式复制了它,敬请期待)。

问题是,如果你查看分割错误,你会发现unordered_set<int>operator<调用是无限递归的。这是因为 gcc 实际上认为bool operator<(const any&, const any&)是匹配的。它不应该在你调用它的地方。

简单的解决方法是简单地确保any找到operator<(const any&, const any&),无论您在哪个命名空间中。只需将定义移动到类中:

class any {
    friend bool operator< (any const & a0, any const & a1) {
        return a0.opLess(a1);
    }
};

无论如何,这是很好的做法。