为什么函数调用时模板参数包不会被推导为多个类型参数？

我有一个基于类型参数和参数包模板化的类，并且对这种类型的类型推导感到困惑；在编写输出流运算符时，我发现了一个参数包operator<<将不匹配模板类的 type 和 pack 参数：

#include <iostream>

template<class T, class... Ts>
struct foo
{ /* ... */ };

template< class... Ts >
std::ostream& operator<<( std::ostream& os, const foo<Ts...>& )
{
  return os << 42;
}


int main()
{
  std::cout << foo<int>();
}

这无法在 gcc-4.7.2 和 clang-3.0 上编译，所以我想我误解了这里的规则。

gcc 说（其中第 16 行是输出流调用）：

t.cpp:16:28: error: cannot bind ‘std::ostream {aka std::basic_ostream<char>}’ lvalue to ‘std::basic_ostream<char>&&’
In file included from /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.7.2/../../../../include/c++/4.7.2/iostream:40:0,
                 from t.cpp:1:
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.7.2/../../../../include/c++/4.7.2/ostream:600:5: error:   initializing argument 1 of ‘std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::operator<<(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>&&, const _Tp&) [with _CharT = char; _Traits = std::char_traits<char>; _Tp = foo<int>]’

叮当声说：

t.cpp:16:16: error: invalid operands to binary expression ('ostream' (aka 'basic_ostream<char>') and 'foo<int>')
        std::cout << foo<int>();
        ~~~~~~~~~ ^  ~~~~~~~~~~

[--- snip: lots of non-viable candidates from standard library ---]

t.cpp:8:19: note: candidate template ignored: substitution failure [with Ts = <>]
    std::ostream& operator<<( std::ostream& os, const foo<Ts...>& )
                  ^

有人可以告诉我为什么参数包为operator<<无法推断为类型参数and参数包为foo?

正在发生的事情是带有模板参数包的模板函数class... Ts，参数类型 (P) 为foo<Ts...>正在根据参数类型 (A) 进行推导foo<int>.

14.8.2.5/9 对此说道：

如果 P 的形式包含<T> or <i>[确实如此]，那么每个参数 Pi [Ts...] 各自模板参数列表 P 与相应的参数 Ai 进行比较 [intA 对应的模板实参列表的]。如果 P 的模板参数列表包含不是最后一个模板参数的包扩展， 整个模板参数列表是一个非推导的上下文。 [包扩展是最后的，所以前面的不适用]如果 Pi 是包扩展 [Ts...，就是]，那么Pi的模式 与 A 的模板参数列表中的每个剩余参数进行比较（int）。每次比较都推导出 由 Pi 扩展的模板参数包中后续位置的模板实参。

So class... Ts应该被推导为单元素列表int，因此函数模板应该用参数类型实例化const foo<int>&，并且是可行的。

这是一个编译器错误。您的代码格式良好。

更简洁地说，这是格式良好的：

template<class A, class... B> struct S { };

template<class... C> void f(S<C...>) { }

int main() { f(S<int>()); }

但至少在 gcc 4.7.2 上同样失败：

 error: parameter 1 of ‘void f(S<C ...>) [with C = {int, C}]’
        has incomplete type ‘S<int, C>’

C被错误地推导为C = {int, C}（无意义的递归）而不是C = {int}。断断续续的推演C导致进一步的垃圾S<int, C>有一个不完整的类型。