Qt5信号槽编译期参数检查的模板特化匹配规则疑问

问题背景 #

我正在尝试理解Qt5框架的Signals and Slots机制如何实现函数参数的编译期类型检查。
我已整理出所关注的相关代码片段，目前的核心疑问为：编译器是如何判定并实例化下述模板特化版本的？我尤其无法理解模板参数列表为template< typename Arg1, typename Arg2, typename... Tail1, typename... Tail2 >的特化会在何种场景下被编译器匹配选中，特化选择的具体规则是什么？

核心疑问对应的特化代码如下：

template< typename Arg1, typename Arg2, typename... Tail1, typename... Tail2 >
  struct Test< List< Arg1, Tail1... >, List< Arg2, Tail2... > > {
    enum { value = ArgsCompat< Arg1, Arg2 >::value && Test< List< Tail1... >, List< Tail2... > >::value };
  };

完整测试代码 #

namespace Test {
  template< typename... >
  struct List{};

  template< typename H, typename... T >
  struct List< H, T... >{
    typedef H Head;
    typedef List< T... > Tail;
  };

  template< typename T > struct RemoveRef { typedef T type; };
  template< typename T > struct RemoveRef< T& > { typedef T type; };

  template< typename Arg1, typename Arg2 >
  struct ArgsCompat {
    static int test( const typename RemoveRef< Arg2 >::type & );
    enum { value = true };
  };

  template< typename Elem1, typename Elem2 > struct Test { enum { value = false}; };
  template<> struct Test< List<>, List<> > { enum { value = true }; };
  template< typename Arg1> struct Test< Arg1, List<> > { enum { value = true }; };
  template< typename Arg1, typename Arg2, typename... Tail1, typename... Tail2 >
  struct Test< List< Arg1, Tail1... >, List< Arg2, Tail2... > > {
    enum { value = ArgsCompat< Arg1, Arg2 >::value && Test< List< Tail1... >, List< Tail2... > >::value };
  };

}

int main( void ) {
  static_assert( Test::Test< Test::List<>, Test::List<> >::value, "" );
  static_assert( Test::Test< Test::List< char >, Test::List< char > >::value, "" );
  static_assert( Test::Test< Test::List< char, int, double >, Test::List< char, int, double > >::value, "expected true" );
  return 0;
}

模板特化匹配规则说明 #

C++类模板特化匹配的核心规则是：编译器会将实例化时传入的实际参数，和主模板之外所有可用的特化版本做模式匹配，最终选择约束最严格、匹配度最高的版本；如果没有任何特化匹配成功，才会使用主模板生成实例。

代码中Test模板一共有4个版本，各自的匹配场景如下：

• 主模板：是兜底版本，只要传入的两个参数不满足下面所有特化的匹配模式，就会选中该版本，返回false，代表参数不兼容。
• 空列表全特化版本：仅当两个传入参数都是空类型List<>时匹配，对应信号和槽的参数列表均为空的场景，直接返回true。
• 槽参数为空的偏特化版本：当第二个传入参数是空List<>、第一个参数为任意类型时匹配，对应Qt信号槽的合法规则：槽的参数数量可以少于信号的参数数量，多余的信号参数会被自动忽略，因此这种情况直接返回true。
• 带变长参数的偏特化版本（即你疑惑的版本）：匹配条件非常明确——两个传入参数必须都是非空的List类型：第一个List至少包含1个元素（该元素被推导为Arg1，剩余所有元素打包为参数包Tail1），第二个List也至少包含1个元素（该元素被推导为Arg2，剩余所有元素打包为参数包Tail2）。

该变长特化的校验逻辑是典型的编译期递归：首先校验当前位置的一对参数Arg1和Arg2是否满足兼容要求（通过ArgsCompat判断隐式转换合法性），再递归校验剩余参数列表Tail1和Tail2的兼容性，直到递归触达终止条件（空列表匹配、或第二个列表为空的匹配）。

以代码中Test< List<char, int, double>, List<char, int, double> >::value的求值过程为例：

1. 两个参数都是非空List，匹配变长特化：校验首参数char和char兼容通过，剩余参数为List<int, double>和List<int, double>，进入递归。
2. 递归传入的两个参数仍为非空List，继续匹配变长特化：校验int和int兼容通过，剩余参数为List<double>和List<double>，再次递归。
3. 当前层两个参数还是非空List，匹配变长特化：校验double和double兼容通过，剩余参数为List<>和List<>，进入递归。
4. 传入的两个参数都是空List，匹配空列表全特化版本，返回true。所有递归层级的与逻辑运算全部为真，最终结果为true，static_assert校验通过。

这个特化不会和其他特化产生冲突：当第二个参数是空List时，根本不满足“第二个参数是至少包含1个元素的List”的模式要求，编译器不会选中该版本，会优先匹配约束更严格的“第二个参数为空List”的偏特化版本。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者stackr