c++ - 为什么libstdc++-v3中declval的实现看起来那么复杂？

Question

下面的代码来自 libstdc++-v3 std::type_traits ，这是 std::declval 的实现:

  template<typename _Tp, typename _Up = _Tp&&> // template 1
    _Up
    __declval(int);
  template<typename _Tp> // template 2
    _Tp
    __declval(long);
  template<typename _Tp> // template 3
    auto declval() noexcept -> decltype(__declval<_Tp>(0));

但我想我可以实现 declval简单地说:

template <typename T> T declval();

这是我的测试代码:

#include <iostream>
using namespace std;

struct C {
    C() = delete;
    int foo() { return 0; }
};

namespace test {
template <typename T> T declval();
};// namespace test

int main() {
    decltype(test::declval<C>().foo()) n = 1;
    cout << n << endl;
}

构建和运行命令是:

g++ -std=c++11 ./test.cpp
./a.out

为什么libstdc++-v3中的实现看起来那么复杂？

第一个片段中的模板 1 有什么作用？

为什么__declval需要一个参数( int/long )？

为什么模板 1 ( int ) 和模板 2 ( long ) 具有不同的参数类型？

我的简单实现有什么问题吗？

Answer 1

std::declval 实际上是:

template<class T>
typename std::add_rvalue_reference<T>::type declval() noexcept;

哪里 std::add_rvalue_reference<T> 通常是 T&& ，除非在无效的情况下(如 T = void 或 T = int() const )，它只是 T .主要区别在于函数不能返回数组，但可以返回数组引用，如 U(&&)[]或 U(&&)[N] .
显式使用 std::add_rvalue_reference 的问题是它实例化了一个模板。在 libstdc++ 实现中，它本身以 ~4 的实例化深度实例化了大约 10 个模板。在通用代码中，std::declval可以用很多，根据https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=27798 ，如果不使用 std::add_rvalue_reference，编译时间提高了 4% 以上. (libc++ 实现实例化的模板较少，但它仍然有影响)
这是通过将“add_rvalue_reference”直接内联到declval 来解决的。 .这是使用 SFINAE 完成的。
declval<T> 的返回类型是 decltype(__declval<_Tp>(0)) .抬头时__declval ，找到两个函数模板。
第一个有返回类型 _Up = T&& .第二个只有返回类型 T .
第一个需要一个参数 int ，第二个 long .正在通过0 ，这是一个 int ，所以第一个函数是一个更好的匹配并被选中，并且 T&&被退回。
除了，当 T&&不是有效类型(例如， T = void )，那么当模板参数 _Up 时替换为推导的 T&& ，存在替换失败。所以它不再是函数的候选。这意味着只剩下第二个，而 0被转换为 long (并且返回类型只是 T )。
在 T 的情况下和 T&&不能从函数返回(例如， T = int() const )，两个函数都不能被选择，而且 std::declval<T>函数有替换失败并且不是可行的候选者。

这是介绍优化的 libc++ 提交:https://github.com/llvm/llvm-project/commit/ae7619a8a358667ea6ade5050512d0a27c03f432
这是 libstdc++ 提交:https://gcc.gnu.org/git/?p=gcc.git;a=commitdiff;h=ec26ff5a012428ed864b679c7c171e2e7d917f76
他们以前都是std::add_rvalue_reference<T>::type