c++ - 从 std::string_view 派生的对象的比较在 MSVC 中不明确

Question

长话短说: 我是否可以期望下面的代码可以在任何符合 c++17 的 c++ 工具链(基于当前的 c++17 提案)上编译，而 MSVC 的失败是它们实现中的错误？

#include <string_view>

struct Foo : std::string_view {};

int main() {
  Foo f1{};
  Foo f2{};
  return f1 == f2;
}

解释:
我有一个派生自 std::string_view 的类，它没有实现自己的比较运算符，因为 std::string_view 语义正是我所需要的，而且我也希望它可以与例如一个 std::string。

但是，如果我尝试比较该类的两个实例，MSVC 2017 会提示具有类似转换的多个重载:

example.cpp
/opt/compiler-explorer/windows/19.10.25017/lib/native/include/xlocale(314): warning C4530: C++ exception handler used, but unwind semantics are not enabled. Specify /EHsc
8 : <source>(8): error C2666: 'std::operator ==': 3 overloads have similar conversions
/opt/compiler-explorer/windows/19.10.25017/lib/native/include/exception(336): note: could be 'bool std::operator ==(const std::exception_ptr &,const std::exception_ptr &) throw()' [found using argument-dependent lookup]
/opt/compiler-explorer/windows/19.10.25017/lib/native/include/exception(341): note: or       'bool std::operator ==(std::nullptr_t,const std::exception_ptr &) throw()' [found using argument-dependent lookup]
/opt/compiler-explorer/windows/19.10.25017/lib/native/include/exception(346): note: or       'bool std::operator ==(const std::exception_ptr &,std::nullptr_t) throw()' [found using argument-dependent lookup]
/opt/compiler-explorer/windows/19.10.25017/lib/native/include/system_error(362): note: or       'bool std::operator ==(const std::error_code &,const std::error_code &) noexcept' [found using argument-dependent lookup]
/opt/compiler-explorer/windows/19.10.25017/lib/native/include/system_error(370): note: or       'bool std::operator ==(const std::error_code &,const std::error_condition &) noexcept' [found using argument-dependent lookup]
/opt/compiler-explorer/windows/19.10.25017/lib/native/include/system_error(378): note: or       'bool std::operator ==(const std::error_condition &,const std::error_code &) noexcept' [found using argument-dependent lookup]
/opt/compiler-explorer/windows/19.10.25017/lib/native/include/system_error(386): note: or       'bool std::operator ==(const std::error_condition &,const std::error_condition &) noexcept' [found using argument-dependent lookup]
/opt/compiler-explorer/windows/19.10.25017/lib/native/include/xstring(970): note: or       'bool std::operator ==<char,std::char_traits<char>>(const std::basic_string_view<char,std::char_traits<char>>,const std::basic_string_view<char,std::char_traits<char>>) noexcept'
/opt/compiler-explorer/windows/19.10.25017/lib/native/include/xstring(980): note: or       'bool std::operator ==<char,std::char_traits<char>,Foo&,void>(_Conv,const std::basic_string_view<char,std::char_traits<char>>) noexcept(<expr>)'
        with
        [
            _Conv=Foo &
        ]
/opt/compiler-explorer/windows/19.10.25017/lib/native/include/xstring(990): note: or       'bool std::operator ==<char,std::char_traits<char>,Foo&,void>(const std::basic_string_view<char,std::char_traits<char>>,_Conv) noexcept(<expr>)'
        with
        [
            _Conv=Foo &
        ]
8 : <source>(8): note: while trying to match the argument list '(Foo, Foo)'
Microsoft (R) C/C++ Optimizing Compiler Version 19.10.25017 for x64
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.
Compiler exited with result code 2

我不知道为什么会列出前几个重载(例如使用 std::error_code)。由于错误消息本身只谈论 3 个重载，我猜它们只是为了完整性而存在，但不是问题的一部分。

然而，让我感到困惑的是这两个重载:

bool std::operator ==<char,std::char_traits<char>,Foo&,void>(_Conv,const std::basic_string_view<char,std::char_traits<char>>) noexcept(<expr>)
bool std::operator ==<char,std::char_traits<char>,Foo&,void>(const std::basic_string_view<char,std::char_traits<char>>,_Conv) noexcept(<expr>)

我在 cppreference.com 上找不到任何关于它们的提及，代码在 clang 和 gcc 下编译得很好:https://godbolt.org/g/4Lj5qv ，因此它们可能不存在于它们的实现中。

所以我的问题是

• 预期的 c++17 标准实际上允许(甚至强制)存在它们，还是 MSVC 中的错误？
• 如果在符合标准的 c++ 标准库中允许这样的事情，是否有一个简单的解决方法不需要我自己实现所有比较器(我知道，它们写起来很简单，但恕我直言，它不应该是必要的，我必须对多种类型重复该过程)。

编辑:
仅供引用，实际的 Foo 是一个不可变的字符串类，与这个非常相似:https://codereview.stackexchange.com/questions/116010/yet-another-immutable-string ，但为了简化设计，我想用 std::string_view

替换我的手卷 str_ref

Answer 1

是的，您应该期望您的代码能够工作；模板参数推导可以推导函数调用中的基类，参见 [temp.deduct.call]/4.3

— If P is a class and P has the form simple-template-id, then the transformed A can be a derived class of the deduced A.

VS 2017 (15.3) 的问题是 - 该标准还针对其中一个参数隐式转换到 std::string_view 的情况做出了规定。 , 请参阅 [string.view.comparison] :

Let S be basic_­string_­view<charT, traits>, and sv be an instance of S. Implementations shall provide sufficient additional overloads marked constexpr and noexcept so that an object t with an implicit conversion to S can be compared according to Table 67.

Table 67 — Additional basic_­string_­view comparison overloads

• Expression t == sv equivalent to: S(t) == sv
• Expression sv == t equivalent to: sv == S(t)
• . . .

[ Example: A sample conforming implementation for operator== would be:

template<class T> using __identity = decay_t<T>;
template<class charT, class traits>
  constexpr bool operator==(basic_string_view<charT, traits> lhs,
                            basic_string_view<charT, traits> rhs) noexcept {
    return lhs.compare(rhs) == 0;
  }
template<class charT, class traits>
  constexpr bool operator==(basic_string_view<charT, traits> lhs,
                            __identity<basic_string_view<charT, traits>> rhs) noexcept {
    return lhs.compare(rhs) == 0;
  }
template<class charT, class traits>
  constexpr bool operator==(__identity<basic_string_view<charT, traits>> lhs,
                            basic_string_view<charT, traits> rhs) noexcept {
    return lhs.compare(rhs) == 0;
  }

— end example ]

这会导致 VS 2017 (15.3) 出现问题，因为:

• MSVC 编译器无法处理 partial ordering of function templates w.r.t.非推导上下文(感谢@T.C.)，因此标准中提到的实现不可能

• 因此，MSVC 标准库使用 SFINAE 解决重载 #2 和 #3 的问题，请参阅 xstring :

template<class _Elem,
  class _Traits,
  class _Conv, // TRANSITION, VSO#265216
  class = enable_if_t<is_convertible<_Conv, basic_string_view<_Elem, _Traits>>::value>>
  _CONSTEXPR14 bool operator==(_Conv&& _Lhs, const basic_string_view<_Elem, _Traits> _Rhs)
      _NOEXCEPT_OP(_NOEXCEPT_OP((basic_string_view<_Elem, _Traits>(_STD forward<_Conv>(_Lhs)))))
  {   // compare objects convertible to basic_string_view instances for equality
  return (_Rhs._Equal(_STD forward<_Conv>(_Lhs)));
  }

template<class _Elem,
  class _Traits,
  class _Conv, // TRANSITION, VSO#265216
  class = enable_if_t<is_convertible<_Conv, basic_string_view<_Elem, _Traits>>::value>>
  _CONSTEXPR14 bool operator==(const basic_string_view<_Elem, _Traits> _Lhs, _Conv&& _Rhs)
      _NOEXCEPT_OP(_NOEXCEPT_OP((basic_string_view<_Elem, _Traits>(_STD forward<_Conv>(_Rhs)))))
  {   // compare objects convertible to basic_string_view instances for equality
  return (_Lhs._Equal(_STD forward<_Conv>(_Rhs)));
  }

不幸的是，这与标准中的意思不一样 - 因为这些重载的签名不同于原始的签名，并且Foo&&是比 std::string_view 更好的匹配(再次感谢@T.C.)，不执行#1、#2 和#3 之间的部分排序 - 重载决议选择#2 和#3 作为更好的候选者。现在这两者确实是模棱两可的 - 两者都是可行的，但都不是更专业。

作为一种解决方法，您可以为您的类型实现比较器，或者当双方都可以转换为 string_view 时，只实现一个通用比较器。 :

#include <string_view>

template<class T, class T2,
  class = std::enable_if_t<std::is_convertible<T, std::string_view>::value>,
  class = std::enable_if_t<std::is_convertible<T2, std::string_view>::value>>
constexpr bool operator==(T&& lhs, T2&& rhs) noexcept
{
  return lhs.compare(std::forward<T2>(rhs));
}

struct Foo : std::string_view {};

int main() {
  Foo f1{};
  Foo f2{};
  return f1 == f2;
}