实参依赖查找
实参依赖查找(argument-dependent lookup),又称 ADL 或 Koenig 查找,是一组对函数调用表达式(包括对重载运算符的隐式函数调用)中的无限定的函数名进行查找的规则。在通常无限定名字查找所考虑的作用域和命名空间之外,还在其各个实参的命名空间中查找这些函数。
实参依赖查找使得使用定义于不同命名空间的运算符成为可能。例如:
#include <iostream> int main() { std::cout << "Test\n"; // 全局命名空间中没有 operator<<,但 ADL 检验 std 命名空间, // 因为左实参在 std 命名空间中 // 并找到 std::operator<<(std::ostream&, const char*) operator<<(std::cout, "Test\n"); // 同上,用函数调用记法 // 然而, std::cout << endl; // 错误:'endl' 未在此命名空间中声明。 // 这不是对 endl() 的函数调用,所以不适用 ADL endl(std::cout); // OK:这是函数调用:ADL 检验 std 命名空间, // 因为 endl 的实参在 std 中,并找到了 std::endl (endl)(std::cout); // 错误:'endl' 未声明于此命名空间。 // 子表达式 (endl) 不是函数调用表达式 }
细节
首先,如果通常的无限定查找所生成的集合含有下列任何内容,那么不考虑实参依赖查找:
否则,对于每个函数调用表达式中的实参,检验其类型,以确定它将向查找所添加的命名空间与类的关联集。
如果类与命名空间的关联集合中的任何命名空间是内联命名空间,那么向集合中添加其外围命名空间。 如果类与命名空间的关联集合中的任何命名空间直接含有内联命名空间,那么向集合中添加该内联命名空间。 |
(C++11 起) |
在确定命名空间与类的关联集合后,为了进一步的 ADL 处理,忽略此集中所有于类中找到的声明,但不包括命名空间作用域的友元函数及函数模板,陈述于后述点 2。
根据下列特殊规则,将通过常规无限定查找所找到的声明的集合,与通过 ADL 所生成的关联集合的所有元素中找到的声明集合进行合并:
注解
因为实参依赖查找,定义于相同命名空间的非成员函数和非成员运算符被认为是该类公开接口的一部分(如果它们被 ADL 找到)[1]。
ADL 是在泛型代码中为交换两个对象而建立的手法能成立的原因:using std::swap; swap(obj1, obj2);
名字查找规则使得在全局或用户定义命名空间中声明对来自 std 命名空间的类型进行操作的运算符变得不切实际,例如,对于 std::vector 或 std::pair 的自定义 operator+ 或 operator>>(除非 vector/pair 的元素类型是用户定义类型,这会将其命名空间添加到 ADL 中)。这种运算符不会从诸如标准库算法的模板实例化中被查找到。进一步细节见待决名。
ADL 能找到完全在类或类模板内定义的友元函数(典型为重载的运算符),即使它始终未在命名空间层次进行声明。
template<typename T> struct number { number(int); friend number gcd(number x, number y) { return 0; }; // 类模板内的定义 }; // 除非提供匹配声明,否则 gcd 是此命名空间的不可见成员(除非通过 ADL) void g() { number<double> a(3), b(4); a = gcd(a,b); // 找到 gcd ,因为 number<double> 是关联类, // 令 gcd 于其命名空间(全局命名空间)可见 // b = gcd(3,4); // 错误:gcd 不可见 }
尽管普通查找找不到结果也能通过 ADL 解析函数调用,但是对带显式指定模板实参的函数模板调用还是要求存在普通查找所能找到的模板声明(否则,它将是遇到未知名字后随小于号的语法错误): namespace N1 { struct S {}; template<int X> void f(S); } namespace N2 { template<class T> void f(T t); } void g(N1::S s) { f<3>(s); // C++20 前为语法错误(无限定查找找不到 f) N1::f<3>(s); // OK,有限定查找找到模板 'f' N2::f<3>(s); // 错误: N2::f 不接收非类型模板形参 // N1::f 不能被找到,因为 ADL 仅适用于无限定名 using N2::f; f<3>(s); // OK:无限定查找现在找到 N2::f, // 然后因为此名无限定所以 ADL 表态并找到 N1::f } |
(C++20 前) |
下列语境只中进行 ADL(即仅在关联的命名空间中查找):
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(C++11 起) |
- 从模板实例化点进行待决名查找。
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(C++17 起) |
示例
本节未完成 原因:更多示例 |
来自 http://www.gotw.ca/gotw/030.htm 的示例
namespace A { struct X; struct Y; void f(int); void g(X); } namespace B { void f(int i) { f(i); // 调用 B::f(无限递归) } void g(A::X x) { g(x); // 错误:在 B::g(常规查找)与 A::g(实参依赖查找)间有歧义 } void h(A::Y y) { h(y); // 调用 B::h(无限递归):ADL 检验命名空间 A // 但是找不到 A::h,所以只采用来自常规查找的 B::h } }
缺陷报告
下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。
DR | 应用于 | 出版时的行为 | 正确行为 |
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CWG 33 | C++98 | 当用于查找的实参是重载函数或函数模板的地址时,关联的命名空间和类未指明 | 指明它们 |
CWG 90 | C++98 | 嵌套的非联合体类的类关联集不包含该类的外围类,但嵌套联合体与它的外围类关联 | 所有嵌套类都关联对应外围类 |
参阅
引用
- ↑ H. Sutter (1998) "What's In a Class? - The Interface Principle" in C++ Report, 10(3)