为什么std::tolower不能用于std::transform

在C++中，std::tolower和std::toupper函数（在本文中都用std::tolower指代两者）用于对一个字符进行大小写转换，将其与std::transform函数结合则可以对整个字符串进行大小写转换，如下所示：

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std::string string = "ABCDEF";
std::transform(
    string.begin(), 
    string.end(), 
    string.begin(), 
    std::tolower
);

以上代码在Visual C++下能编译成功，但是在XCode下却编译失败，错误信息为No matching function for call to 'transform'。这是因为std::tolower函数存在两个重载，第一个定义于头文件cctype，声明如下：

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int tolower(int ch);

第二个定义于头文件locale，声明如下：

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template<class charT>
charT tolower(charT ch, const locale& loc);

cctype和locale都是很基础的模块，会被其它头文件引用，因此这两个重载通常都会同时出现。XCode的编译器由于不知道该选择哪个重载而报错。

然而，从理论上来说，编译器是可以知道如何选择的。std::transform在XCode中的源码如下：

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template <class _InputIterator, class _OutputIterator, class _UnaryOperation>
inline _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
_OutputIterator
transform(_InputIterator __first, _InputIterator __last, _OutputIterator __result, _UnaryOperation __op)
{
    for (; __first != __last; ++__first, (void) ++__result)
        *__result = __op(*__first);
    return __result;
}

在第七行，可以看到调用__op的时候只传了一个参数，因此无论如何只能选择std::tolower的第一个重载，编译器完全有能力做出这个推导。如果把上述std::transform的源码转移到Visual C++并且以同样的方式来调用，可以编译成功，可见这个推导是可行的。那为什么XCode的编译器没有这么做呢？一个可能的原因是效率问题，类型推导越精确会耗费越多编译时间。从这一点或许可以解释为什么Visual C++的编译速度这么慢。

那么，应该如何解决这个问题呢？有两种方法，第一种方法是把std::tolower换成::tolower，如下所示：

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std::transform(
    string.begin(), 
    string.end(), 
    string.begin(), 
    ::tolower
);

默认情况下，在全局名称空间中，tolower只有一种声明形式，因此没有问题。但前提是没有使用using namespace语句把std名称空间的内容导入全局名称空间——然而这种用法很常见，因此使用::tolower并不一定有效。

第二种方法是显式指定使用std::tolower的第一个重载，如下所示：

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std::transform(
    string.begin(), 
    string.end(), 
    string.begin(), 
    static_cast<int(*)(int)>(std::tolower)
);

这种做法带来了编码负担，因为每次使用的时候都要回忆一下std::tolower的声明形式，并且要输入更多字符。所以最好用一个函数把它封装起来，一劳永逸。