GCC与Clang对三元运算符模板代码的编译哪个符合C++标准？

首先看问题中的代码：

#include <unordered_map>
#include <iostream>

template<template<class, class, class...> class Map, typename Key, typename T, typename KeyP, typename... Args>
const T& getMapEntry(const Map<Key, T, Args...>& map, const KeyP& key, const T& defval) {
    static_assert(std::is_convertible_v<KeyP, Key>);
    auto i = map.find(key);
    return i != map.end() ? i->second : defval;
}

template<template<class, class, class...> class Map, typename Key, typename T, typename KeyP, typename... Args>
T getMapEntry(const Map<Key, T, Args...>& map, const KeyP& key, T&& defval) {
    static_assert(std::is_convertible_v<KeyP, Key>);
    auto i = map.find(key);
    return i != map.end() ? i->second : std::move(defval);
}

template<template<class, class, class...> class Map, typename Key, typename T, typename KeyP, typename... Args>
T getMapEntry(const Map<Key, T, Args...>& map, const KeyP& key, const T&& defval) = delete;

class Foo {
public:
    Foo() { std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << '\n'; }
    ~Foo() { std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << '\n'; }
    Foo(const Foo&) { std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << '\n'; }
    Foo& operator=(const Foo&) { std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << '\n'; return *this; }
    Foo(Foo&&) { std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << '\n'; }
    Foo& operator=(Foo&&) { std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << '\n'; return *this; }
};

int main() {
    std::unordered_map<int, Foo> map;
    auto&& ret = getMapEntry(map, 123U, Foo{});
    return 0;
}

编译器输出 #

• GCC输出：

Foo::Foo()
Foo::Foo(Foo&&)
Foo::~Foo()
Foo::~Foo()

• Clang输出：

Foo::Foo()
Foo::Foo(const Foo &)
Foo::~Foo()
Foo::~Foo()

问题分析 #

首先明确：main中的map是空的，因此条件表达式会选择std::move(defval)分支。关键在于条件表达式的类型和值类别推导：

1. 分支类型：

   • i->second是const Foo&（左值，因为函数参数map是const引用，迭代器为const_iterator）
   • std::move(defval)是Foo&&（xvalue，defval是Foo&&类型，std::move后仍为右值引用）

2. C++标准中的条件表达式转换规则：
   当条件表达式的两个分支类型不同时，会尝试将其中一个分支转换为另一个分支的类型：

   • 先尝试将i->second（const Foo左值）转换为std::move(defval)的类型（Foo&&）：不成立，因为非const右值引用无法绑定到const左值。
   • 再尝试将std::move(defval)（Foo&&）转换为i->second的类型（const Foo&）：成立，右值允许绑定到const左值引用。

因此，条件表达式的最终结果类型是const Foo&，值类别为左值。当函数返回类型为Foo时，必须从const Foo&拷贝构造返回值，这与Clang的行为一致。

而GCC错误地将条件表达式的结果处理为Foo&&，导致调用移动构造函数，不符合C++标准。

补充说明 #

• 使用if/else分支时，走else分支直接返回std::move(defval)，此时返回语句会将Foo&&转换为Foo，调用移动构造函数，这和条件表达式的规则无关。
• 若修改返回语句为return i != map.end() ? T{i->second} : std::move(defval);，T{i->second}是Foo类型的prvalue，与std::move(defval)的Foo&&共同构成的条件表达式结果为Foo类型的prvalue，返回时会触发移动构造（或拷贝消除），因此调用移动构造函数。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者MarkB