C++20与g++13中CRTP模式下operator==重载歧义问题求助

问题代码 #

#include <iostream>

template <typename Type>
struct PartialEq {
    friend bool operator==(PartialEq const&, Type const&) {
        return true;
    }
};

struct A : PartialEq<A> {
};

int main()
{
    A a1{}, a2{};
    std::cout << (a1 == a2) << std::endl;

    return 0;
}

编译警告 #

source>: In function 'int main()':
<source>:16:25: warning: C++20 says that these are ambiguous, even though the second is reversed:
   16 |     std::cout << (a1 == a2) << std::endl;
      |                         ^~
<source>:5:17: note: candidate 1: 'bool operator==(const PartialEq<A>&, const A&)'
    5 |     friend bool operator==(PartialEq const&, Type const&) {
      |                 ^~~~~~~~
<source>:5:17: note: candidate 2: 'bool operator==(const PartialEq<A>&, const A&)' (reversed)

问题原因 #

C++20新增了运算符对称性规则：编译器会自动为operator==生成反向调用的候选函数。在上述CRTP代码中，PartialEq<A>的友元operator==接受PartialEq<A> const&和A const&作为参数。当比较两个A对象时，存在两种等价的匹配路径：

1. 将第一个A隐式转换为PartialEq<A> const&，匹配原函数
2. 将第二个A隐式转换为PartialEq<A> const&，匹配编译器生成的反向候选
   两种路径的转换成本完全相同，因此编译器判定为歧义。

解决方案 #

方案1：修改友元运算符参数为派生类类型 #

让友元operator==的两个参数均为派生类Type，这样正向和反向调用都会匹配同一个函数，消除歧义：

#include <iostream>

template <typename Type>
struct PartialEq {
    friend bool operator==(Type const& lhs, Type const& rhs) {
        // 可直接访问PartialEq的成员，因为Type继承自PartialEq
        return true;
    }
};

struct A : PartialEq<A> {
};

int main()
{
    A a1{}, a2{};
    std::cout << (a1 == a2) << std::endl;

    return 0;
}

方案2：将运算符定义为成员函数 #

把operator==定义为PartialEq的成员函数，C++20会自动生成符合对称性的反向运算符，且不会产生歧义：

#include <iostream>

template <typename Type>
struct PartialEq {
    bool operator==(Type const& rhs) const {
        return true;
    }
};

struct A : PartialEq<A> {
};

int main()
{
    A a1{}, a2{};
    std::cout << (a1 == a2) << std::endl;
    std::cout << (a2 == a1) << std::endl; // 自动生成的反向运算符正常工作

    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者nyorem