C++折叠表达式替换特定类型转发时自定义重载未参与决议问题

尝试在折叠表达式中对特定类型做定制替换处理，其余类型直接执行转发逻辑，但始终未能实现预期效果。

通用转发函数模拟实现 #

首先复制GCC标准库中std::forward的实现，仅添加输出语句用于观察调用流程，代码放置在test命名空间下：

namespace test
{
template<typename T>
constexpr T&&
fw(typename std::remove_reference<T>::type& t) noexcept
{
    std::cout << "standard" << std::endl;
    return static_cast<T&&>(t);
}

template<typename T>
constexpr T&&
fw(typename std::remove_reference<T>::type&& t) noexcept
{
    std::cout << "standard (r-value)" << std::endl;
    static_assert
    (
            !std::is_lvalue_reference<T>::value,
            "template argument substituting T is an lvalue reference type"
    );
    return static_cast<T&&>(t);
}
}

针对std::string的定制重载尝试 #

由于std::forward调用时需要显式指定模板实参，以std::string为例编写了一组针对特定类型的fw模板重载：

template<typename>
auto fw(std::string const& s)
{
    std::cout << "specialised (const reference): " << s << std::endl;
    return s;
}

template<typename>
auto fw(std::string& s)
{
    std::cout << "specialised (reference): " << s << std::endl;
    return s;
}

template<typename>
std::string&& fw(std::string&& s)
{
    std::cout << "specialised (r-value reference): " << s << std::endl;
    return std::move(s);
}

尝试过程中逐个添加过所有相关重载，运行结果始终没有变化；即使出现调用歧义也可以通过移除部分重载解决，将这些重载放置在独立命名空间中也没有改变运行结果。

测试代码 #

原本计划将上述函数设计为类的静态私有成员，测试代码如下：

class Test
{
public:
    template <typename ... T>
    void test(T&& ... t)
    {
        using t::fw;
        using test::fw;
        ( g(fw<T>(t)), ... );
    }

private:
    template <typename T>
    T&& g(T&& t)
    {
        std::cout << "g: r-value: " << t << '\n' << std::endl;
        return std::move(t);
    }
    template <typename T>
    T& g(T& t)
    {
        std::cout << "g: l-value " << t << '\n' << std::endl;
        return t;
    }
};

int main()
{
    int nn = 10;
    Test t;
    std::string s("daal");
    t.test(12, nn, std::string("alda"), s);

    return 0;
}

运行结果 #

程序实际输出如下：

standard
g: r-value: 12

standard
g: l-value 10

standard
g: r-value: alda

standard
g: l-value daal

所有调用都命中了通用版本的fw，针对std::string编写的重载始终没有被纳入重载决议候选集。尝试通过using声明同时引入不同命名空间下的fw函数：仅引入全局命名空间的fw可以正常完成普通转发，但无法实现特定类型的替换逻辑，调整using声明的顺序也不会影响结果。

补充排查信息 #

• 后续排查发现，模板实例化后，自定义重载和基础版本的fw函数签名实际是相同的，如果这些重载真的被纳入候选集，理论上应该会触发二义性调用错误，但实际并未出现该错误。
• 曾尝试在test命名空间内为std::string提供fw的模板特化，同样失败；且该方案本身存在缺陷：如果在头文件中暴露该特化，会导致所有引入该头文件的位置的string类型转发逻辑都被替换，不符合预期作用域要求。
• 目前实际业务场景不需要使用可变参模板，可以直接在函数内使用constexpr if实现分支逻辑，本次提问仅出于技术好奇心探究原理，不存在XY问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Aconcagua