自定义类型特化tuple相关接口后仍无法使用std::apply怎么办？

核心问题本质 #

这是不符合C++标准实现规则导致的非预期错误，std::apply本身完全支持自定义类型适配，你遇到的问题源于两个实现错误：

• 违规向std命名空间新增内容：C++标准明确规定，除针对std已有的类模板对用户自定义类型做全特化外，向std命名空间新增任何函数、类、模板的声明/定义都属于未定义行为。你编写的get系列函数是新增的函数模板重载，不属于合法的特化操作。
• 不符合std::apply的get函数查找规则：std::apply对get函数的查找遵循实参依赖查找（ADL）优先的规则，会先在传入参数的类型所在的命名空间查找get，找不到才会查找std命名空间下的get。你的自定义类型Foo定义在全局命名空间，而你把get放到了std命名空间，ADL阶段无法找到对应重载，最终匹配失败。

可行解决方案 #

你已经合法完成了std::tuple_size和std::tuple_element的全特化（这两个属于std已有的类模板特化，符合标准要求），只需要把所有get函数模板从std命名空间移出，放到和Foo同层级的命名空间即可，修改后的代码示例如下：

#include <tuple>

struct Foo {
public:
    explicit Foo(int a) : a{ a } {}

    auto &get_a() const { return a; }
    auto &get_a() { return a; }

private:
    int a;
};

// 特化std的tuple相关类模板是合法操作
namespace std {

template<>
struct tuple_size<Foo> {
    constexpr static auto value = 1;
};

template<>
struct tuple_element<0, Foo> {
    using type = int;
};

} // namespace std

// get放到和Foo同命名空间（此处为全局命名空间），供ADL查找
template<size_t I>
constexpr auto get(Foo &t) -> int & {
    return t.get_a();
}

template<size_t I>
constexpr auto get(const Foo &t) -> const int & {
    return t.get_a();
}

template<size_t I>
constexpr auto get(Foo &&t) -> int && {
    return std::move(t.get_a());
}

template<size_t I>
constexpr auto get(const Foo &&t) -> const int && {
    return std::move(t.get_a());
}

// 以下调用可以正常编译运行
auto foo = Foo{ 1 };
auto f = [](int) { return 2; };
auto result = std::apply(f, foo);

修改完成后三大编译器均可正常编译通过，符合std::apply的使用要求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Erik Valkering