Problem fixing notes
Faith is the bird that feels the ligh when the dawn is still dark.
好友做 LeetCode 时出现的问题：在调用标准库的 transform 函数时，模板实例化出错(LC的编译器只给出”推导出错导致模板candidates无一可用”的信息)，但使用 ::toupper 传入函数却没有问题。
问题简化代码如下， foo 函数将一个字符串所有小写字母转成大写，
std::string foo(std::string s) {
// std::transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), toupper); // compilation error
// std::transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), std::toupper); // compilation error
std::transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::toupper); // correct
return s;
}
Safe usage
查看标准，toupper function notes记载如果 toupper 的实参的值不是 unsigned char 表示范围或 EOF 的话，会出现 UB , 安全的使用形式是将参数转成 unsigned char 类型，如
char my_toupper(char ch)
{
return static_cast<char>(std::toupper(static_cast<unsigned char>(ch)));
}
std::string str_toupper(std::string s) {
std::transform(s.begin(), s.end(), s.begin(),
// static_cast<int(*)(int)>(std::toupper) // wrong
// [](int c){ return std::toupper(c); } // wrong
// [](char c){ return std::toupper(c); } // wrong
[](unsigned char c){ return std::toupper(c); } // correct
);
return s;
}
但实际上， notes 示例中 wrong 的使用方式是不会导致编译错误的，只是有 UB 的风险(官方的示例”貌似”没有UB风险，但如果考虑不是 basic_string<char> 的其他 string 类型就需要小心了)。
Name lookup
暂时先忽略 Safe usage 的考虑，回到编译错误上，由于 Leetcode 允许代码中无 scope resolution operator ::，如没有 std:: 就可直接调用 std 命名空间里的函数，我猜测是做了类似算法竞赛中”万能”头文件的处理，
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
所以有可能是重复名字导致 transform 函数模板实例化失败。于是我在 LC 上进行如下实验，
auto f = function<int(int)>(std::toupper);
// LC error msg
// Line 4: Char 37: error: address of overloaded function 'toupper' does not match required type 'std::function<int (int)>'
// auto f = function<int(int)>(std::toupper);
// ^~~~~~~~~~~~
// /usr/include/ctype.h:125:12: note: candidate function
// extern int toupper (int __c) __THROW;
// ^
// /usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9/../../../../include/c++/9/bits/locale_facets.h:2643:5: note: candidate template ignored: could not match '_CharT (_CharT, const std::locale &)' against 'std::function<int (int)>'
// toupper(_CharT __c, const locale& __loc)
// ^
// 1 error generated.
根据以上的报错信息可以看出， 命名空间 std 里 toupper 的重载会导致模板实例化出错。更为准确的说法是，
Template argument deduction takes place after the function template name lookup (which may involve argument-dependent lookup) and before overload resolution.
在 name lookup 后找到两个 candidates , 然后模板参数推导时发生错误。
auto h = function<int(int)>(toupper);
// LC error msg
// Line 6: Char 37: error: address of overloaded function 'toupper' does not match required type 'std::function<int (int)>'
// auto h = function<int(int)>(toupper);
// ^~~~~~~
// /usr/include/ctype.h:125:12: note: candidate function
// extern int toupper (int __c) __THROW;
// ^
// /usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9/../../../../include/c++/9/bits/locale_facets.h:2643:5: note: candidate template ignored: could not match '_CharT (_CharT, const std::locale &)' against 'std::function<int (int)>'
// toupper(_CharT __c, const locale& __loc)
// ^
// 1 error generated.
使用 Unqualified name lookup 也会导致相同的问题，
auto g = function<int(int)>(::toupper); // compilation success
但使用这种形式 Qualified name lookup 能够正确寻找。根据标准中所述，左边为空的 :: 是查找 global namespace scope(aka file/global scope) 中的名字。
C库的 toupper 既由于C的头文件 ctype.h 被 include 所以被加入 global space ，又因为 C++ 标准库 cctype 被添加入了 std namespace 中。标准 中描述了，也可查看本地机器上的 cctype 文件。
所以我的猜测是， LC 对提交代码在 Solution 类中使用了 using directives ，所以所有 std namespace 均可见。不管是 std::toupper 还是 unqualified name lookup 都会查找 std namespace 中的名字，并由于重载导致编译出错。但使用 ::toupper 可以查找到本位于 std 命名空间外的 toupper 函数。
Conclusion
熟悉C++ Name lookup 规则， 尤其是关于命名递归式查找，一旦找到停止递归的规则。规则描述