对仅移动类型static_cast时Clang与GCC的行为差异谁正确？

咱们先来看一组涉及仅移动类型和转换运算符的C++代码，不同编译器的处理结果出现了明显分歧：

首先定义一个仅允许移动操作的结构体bar：

struct bar { 
    constexpr bar() = default; 
    bar(bar const&) = delete; 
    bar(bar&&) = default; 
    bar& operator=(bar const&) = delete; 
    bar& operator=(bar&&) = default; 
};

接着实现一个包装器模板box，它包含一个右值限定的显式转换运算符：

template <class T> struct box { 
    constexpr box(T&& x) : _payload{std::move(x)} {} 
    constexpr explicit operator T() && { return std::move(_payload); } 
private: 
    T _payload; 
};

下面是测试这段代码的主函数：

int main() { 
    auto x = box<bar>{bar{}}; 
    auto y = static_cast<bar&&>(std::move(x)); 
}

编译结果差异 #

当使用-std=c++14及以上标准编译时：

• Clang-6.0可以正常编译这段代码
• GCC-8.1会抛出如下错误：

<source>: In function 'int main()': 
<source>:29:45: error: invalid static_cast from type 'std::remove_reference<box<bar>&>::type' {aka 'box<bar>'} to type 'bar&&' 
auto y = static_cast<bar&&>(std::move(x));

标准符合性分析 #

Clang的行为是符合C++标准的，原因如下：

1. std::move(x)会将x转换为box<bar>&&类型的右值，完全匹配box类中右值限定的显式转换运算符operator T() &&的调用条件；
2. 根据C++标准，static_cast是允许触发显式转换运算符的。这里static_cast<bar&&>(std::move(x))的逻辑等价于：先通过显式转换得到bar类型的右值（来自operator T() &&返回的std::move(_payload)），再将这个临时右值绑定到bar&&类型的引用上；
3. 整个转换流程完全符合C++14及以后标准中关于显式转换运算符、右值引用绑定的规则，GCC在这里的报错属于编译器实现层面的问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者T. Westerhout