関数テンプレートの完全特殊化のコンパイルエラー

Question

コンパイルエラーになる原因を教えてください。
コンパイラー： VC++ 2015

// main.cpp
#include "sub.h"
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
	std::string string0("test");
	std::cout << GetLength(string0) << std::endl;

	const char* string1 = "test";
	std::cout << GetLength(string1) << std::endl;
}

// sub.h
#ifndef SUB_H
#define SUB_H

#include <string>

template <typename type>
std::size_t GetLength(const type& string) {
	return string.length();
}

template <>
std::size_t GetLength<char*>(const char*& string) {
	return std::strlen(string);
}

#endif

エラーメッセージ

エラー (アクティブ)		指定された型と一致する 関数テンプレート "GetLength" のインスタンスはありません
エラー	C2912	明示的な特殊化 'size_t GetLength<char*>(const char *&)' は関数テンプレートの特殊化ではありません
エラー	C2912	明示的な特殊化 'size_t GetLength<char*>(const char *&)' は関数テンプレートの特殊化ではありません

Answer 1

template <typename type>
std::size_t GetLength(const type& string) {
    return string.length();
}
```このコードの`const type& string`の`const`は`type&`を修飾しています。

```C++
template <>
std::size_t GetLength<char*>(const char*& string) {
    return std::strlen(string);
}
```こちらのコードの`const char*& string`の`const`は`char*`を修飾しています。つまり、`type`に相当する部分が`const char*`となり、`<char*>`とも`const type&`とも一致しないため、テンプレートの特殊化ではないというエラーになるのです。

コンパイルを通すためには`char* const& string`のように書く必要があります。

ただし、その場合、`const char*`を引数で渡すと上の関数テンプレートと一致してしまい、別のエラーになります。そのため、`const char* const& string`という特殊化も用意する必要があり、冗長なコードになってしまいます。

C++11からは、もうちょっとスマートに書けるようになっています。
```C++
template <typename type, class = typename std::enable_if<std::is_class<type>::value>::type>
std::size_t GetLength(const type& string) {
    return string.length();
}

std::size_t GetLength(const char* string) {
    return std::strlen(string);
}
```テンプレート引数が長くなっていますが、`type`がクラスの時だけ一致させる仕組みです。

下はテンプレートの特殊化ではなく通常の関数のオーバーロードにしています。テンプレートの特殊化だとコードが冗長になることがあるので、通常のオーバーロードで書くことが多いです。

Comments

[JADEN]

回答ありがとうございます。

そもそも、完全特殊化の実装をsub.hに書いており、アップしたコードには書いてないですが、main.cpp以外のソースファイルからもsub.hをインクルードしていたため、二重定義になっていたようです。
普通の関数・クラステンプレートは、ヘッダファイルに実装を書くため、同じ書き方だと思い込んでいました。

[JADEN]

>>下はテンプレートの特殊化ではなく通常の関数のオーバーロードにしています。テンプレートの特殊化だとコードが冗長になることがあるので、通常のオーバーロードで書くことが多いです。

コードが冗長になることを除き、完全特殊化とオーバーロードの違いがない様に思えるのですが、何か違いがあるのでしょうか。

[catsforepaw]

> 何か違いがあるのでしょうか。

同じです。同じ結果になるなら見やすい方がいいという理屈です。
ただ、コンパイラが呼ぶべき関数を特定する際、先にオーバーロードの関数から一致する型があるかどうか探して、なければテンプレートの特殊化を探し、それでもなければテンプレートに当てはめる、ということをやっているので、優先順という違いはあります。

Answer 2

こんにちは。

一見不思議に見えますが、実はconstのかかり具合が一致してません。
const type&と書くとconstはtypeにかかります。近い方にかかります。
const char*&と書くとconstはchar*ではなくcharにかかります。近い方にかかるからです。
const type&のtypeをchar*に置き換えると、コンパイラ的にはconst (char*)&(*1)となってますが、ソースの記述は(const char)* &になっていて矛盾しているため、特殊化として認識されません。
(*1)実際に書くとエラーになります。

そこで、yohhoyさんが書かれているようにすれば通ります。
constは左、右どちらにおいてもよいので下記のように考えると分かりやすいと思います。
（個人的にはconstは右においた方が間違いを減らせると考えてます。）

template <typename type>
std::size_t GetLength(type const& str) {
    return str.length();
}

template <>
std::size_t GetLength<const char*>(const char* const& str) {
    return std::strlen(str);
}

でも、このケースであれば、関数テンプレートをやめて暗黙の型変換を利用して下記のように書いても動作します。

std::size_t GetLength(const std::string& str) {
    return str.length();
}

std::string型はchar const*を受け取れるので、string1は暗黙の型変換でstd::string型の一時オブジェクトへ変換されます。そして、const参照は一時オブジェクトを受け取れます。

---

ところで、型名と判別し辛い変数名は使わないことを強くお薦めします。
机上デバッグが辛いですから。

Comments

[JADEN]

回答ありがとうございます。

>> ところで、型名と判別し辛い変数名は使わないことを強くお薦めします。

型は英語でtypeなので、typeとしました。
他に良い名前があれば教えてください。

[Chironian]

各GetLength()引数名のstringの件です。std::stringと紛らわしいと思います。

Answer 3

下記なら通るでしょうか？

template <>
std::size_t GetLength<const char*>(const char* const& string) {
  return std::strlen(string);
}

Comments

[catsforepaw]

私の回答の方でも触れていますが、それだと`char *`を受け付けてくれません。ですからconstなし版も書かないとエラーになってしまいます。

[yohhoy]

そうですね。この例では無理に特殊化するのではなく、関数オーバーロードの方が適切かと思います。

[JADEN]

回答ありがとうございます。