GCC 10.1及以下自定义类推导指南失效，std::tuple却正常的问题

问题场景 #

自定义模板类Foo的推导指南在GCC 10.1及以下版本无法生效，执行Foo mp {1, 3, 5};时，输出的Foo template pack is为0；但新版GCC中可正常输出3。同时，同样在GCC 10.1及以下版本中，std::tuple却能正确推导类型（如std::tuple m{1,2,4}会被推导为std::tuple<int,int,int>）。

代码示例：

#include <iostream>
template <typename... T>
struct Foo {
    template <typename... U>
    constexpr Foo(U&&... args)  {
        std::cout << "Foo arg size is " << sizeof...(args) << "\n";
        std::cout << "Foo template pack is " << sizeof...(T) << "\n";
    }
};
template<typename... _UTypes>
Foo(_UTypes...) -> Foo<_UTypes...>;

int main()
{
    Foo mp {1, 3, 5};
    return 0;
}

原因分析 #

1. 低版本GCC的类模板推导优先级bug #

根据C++17及后续标准的规定，类模板推导指南的优先级高于类内部的模板构造函数。当编写Foo mp{1,3,5}时，编译器应该优先使用我们提供的推导指南Foo(_UTypes...) -> Foo<_UTypes...>，将类模板参数T推导为int,int,int，从而让sizeof...(T)输出3。

但GCC 10.1及以下版本存在实现缺陷：它错误地优先选择了类内部的模板构造函数来推导类模板参数T。而这个模板构造函数的参数包U和类模板参数T没有直接关联，编译器无法通过U推导出T，最终导致T被推导为空参数包，所以sizeof...(T)输出0。

2. std::tuple能正常工作的原因 #

std::tuple在低版本GCC中可以正确推导，核心在于它的构造函数设计和推导指南的配合逻辑避开了这个bug：

• std::tuple的构造函数并非是完全独立的模板构造函数，而是直接和类模板参数绑定的（或者其内部构造函数的推导逻辑与推导指南完全一致）；
• 低版本GCC对std::tuple的推导处理没有触发这个优先级错误，因此能够正确识别推导指南，推导出对应的模板参数。

验证与临时解决 #

如果把Foo的模板构造函数修改为与类模板参数直接绑定的非模板构造函数：

constexpr Foo(T&&... args) {
    // ...
}

此时低版本GCC也能正确推导T的参数包，因为构造函数直接关联了T的推导逻辑，和推导指南的行为一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者DDG