为何直接初始化st对象时调用const左值引用限定转换函数而非右值版本？

我定义了两个类st和foo：

struct st {
    st() = default;

    st(const st&) {
        std::cout << "copy ctor." << std::endl;
    }

    st(st&&) {
        std::cout << "move ctor." << std::endl;
    }
};

struct foo {
    operator st&() & {
        return s;
    }

    operator const st&() const& {
        return s;
    }

    operator st&&() && {
        return std::move(s);
    }

    operator const st&&() const&& {
        return std::move(s);
    }

    st s;
};

当执行如下代码时：

st s = st(foo());

程序调用了st的拷贝构造函数。

为何它没有调用foo的右值引用限定转换函数，进而使用st的移动构造函数？

补充说明：

• MSVC可编译此代码，但GCC和Clang无法编译。
• 移除const & operator后，MSVC、GCC、Clang均可编译。
• 移除&& operator后，MSVC和GCC可编译，但Clang无法编译。
• 移除&& operator和const && operator后，三款编译器均可编译。

解答 #

这是重载决议规则与编译器实现差异共同作用的结果，拆解来看：

1. 核心：右值对象的转换运算符重载决议 #

foo()是临时右值，编译器需要从foo的四个转换运算符中挑选最优匹配：

• operator st&() &：左值限定，直接排除（右值无法绑定到左值引用的this）
• operator const st&() const&：const左值限定，右值可以绑定到const左值引用的this，属于候选
• operator st&&() &&：右值限定，完全匹配右值对象的this，属于候选
• operator const st&&() const&&：const右值限定，也能匹配右值对象的this，属于候选

2. 构造函数匹配的优先级冲突 #

st的两个构造函数中，st(const st&)可以接收所有三个候选转换的结果（const st&/st&&/const st&&都能绑定到const st&），而st(st&&)仅能接收operator st&&() &&的转换结果（非const右值引用无法绑定到const右值）。

按照C++标准，右值限定的转换运算符（operator st&&() &&）应该比const左值限定的转换运算符（operator const st&() const&）更匹配右值对象，理论上应该优先选择operator st&&() &&，进而调用移动构造函数。但实际出现差异的原因是：

• MSVC行为：旧版本或特定编译设置下，可能错误地将const st&转换的优先级判定为更高，导致调用拷贝构造，属于编译器实现问题。
• GCC/Clang报错：它们认为operator st&&() &&和operator const st&&() const&&同时匹配右值对象，且两者转换后对应构造函数的路径优先级相等，因此报歧义错误。

3. 补充说明的对应解释 #

• 移除const & operator后，仅剩operator st&&() &&和operator const st&&() const&&，前者作为非const右值限定函数，对非const临时对象的匹配优先级更高，因此三款编译器都能选择移动构造路径。
• 移除&& operator后，剩余const st&和const st&&转换，两者都只能匹配拷贝构造，GCC/MSVC认为const st&转换优先级更高，而Clang仍判定为歧义。
• 移除两个右值限定转换后，仅剩const st&转换路径，无歧义，三款编译器均正常编译。

解决方案 #

删除冗余的operator const st&&() const&&——const右值引用的转换场景极少，保留operator st&() &、operator const st&() const&、operator st&&() &&即可避免歧义，让编译器正确选择移动构造路径。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ValueError