使用签名中的另一个成员模板函数定义行外成员模板函数

Posted 2023-03-25

【中文标题】使用签名中的另一个成员模板函数定义行外成员模板函数

【英文标题】：Out-of-line member template function definition using another member template function in the signature

【发布时间】：2017-08-04 16:08:55

【问题描述】：

我在一些实际的 C++11 代码中遇到了这个问题，但我将其归结为：

template<int i> struct Dummy ;

template<typename T>
struct Foo 
  template<int i> static constexpr int bar()  return i; 

  template<int i>
  static auto working() -> Dummy<bar<i>()>;

  template<int i>
  static auto also_working() -> Dummy<Foo<T>::template bar<i>()>;

  template<int i>
  static Dummy<Foo<T>::template bar<i>()> not_working();
;

template<typename T> template<int i>
auto Foo<T>::working() -> Dummy<bar<i>()> 
  return Dummy<bar<i>()>;


template<typename T> template<int i>
auto Foo<T>::also_working() -> Dummy<Foo<T>::template bar<i>()> 
  return Dummy<bar<i>()>;


template<typename T> template<int i>
Dummy<Foo<T>::template bar<i>()> Foo<T>::not_working() 
  return Dummy<bar<i>()>;

我试图为模板类的模板成员函数创建一个外联定义，其中函数的签名涉及调用另一个模板成员函数，并从not_working() 函数之类的东西开始。问题是定义与声明不匹配。

叮当说：

clang++ -Weverything -Wno-c++98-compat -Wno-c++98-compat-pedantic -Wno-padded -std=c++11   -c -o out_of_line.o out_of_line.cc
out_of_line.cc:28:42: error: out-of-line definition of 'not_working' does not match any declaration in 'Foo<T>'
Dummy<Foo<T>::template bar<i>()> Foo<T>::not_working() 
                                         ^~~~~~~~~~~

GCC 说：

g++ -Wall -Wextra -pedantic -std=c++11   -c -o out_of_line.o out_of_line.cc
out_of_line.cc:28:34: error: prototype for ‘Dummy<bar<i>()> Foo<T>::not_working()’ does not match any in class ‘Foo<T>’
 Dummy<Foo<T>::template bar<i>()> Foo<T>::not_working() 
                                  ^~~~~~
out_of_line.cc:14:43: error: candidate is: template<class T> template<int i> static Dummy<Foo<T>::bar<i>()> Foo<T>::not_working()
   static Dummy<Foo<T>::template bar<i>()> not_working();
                                       ^~~~~~~~~~~

通过反复试验，我发现使用尾随返回类型可以获得与声明匹配的定义，从而产生also_working() 函数。在那里我意识到，由于尾随返回类型中范围的变化，我可以取消一些名称限定，从而产生更漂亮的working() 函数。

现在我想知道为什么not_working() 函数不起作用，即为什么它的定义与其声明不匹配（我可以对我找到的解决方案一无所知，但我可能会遇到更多此类问题，我不想浪费更多时间反复试验）；该错误是在编译器中还是在我的代码中。我已通读 14.6 名称解析 [temp.res]，但我不确定适用于这种情况的规则。

澄清问题：鉴于 C++11 标准中的规则：

not_working() 定义是否应与声明匹配？ 确定 1.涉及哪些规则？ 在确定 1. 时，来自 2. 的规则如何交互？

【问题讨论】：

奇怪但真实...使用 C++14 变量模板 compiles fine with g++, but still doesn't compile with clang++ 的相同代码。对我来说看起来像是一个编译器错误。

虽然没有解决这个特定问题，this core language issue 包含一个答案，暗示其目的是让离线定义与文本匹配的签名匹配声明。

auto 可以帮助您处理无法编写的类型的地方之一。据我所知，gcc 和 clang 都对 auto Foo<T>::working(); 感到满意，并且会在需要时推断返回类型。

【参考方案1】：

看起来它正在尝试实现CWG2，但可能以令人惊讶的顺序做事。查看 gcc 的错误：

prog.cc:28:34: error: prototype for 'Dummy<bar<i>()> Foo<T>::not_working()' does not match any in class 'Foo<T>'
 Dummy<Foo<T>::template bar<i>()> Foo<T>::not_working() 
                                  ^~~~~~
prog.cc:14:43: error: candidate is: template<class T> template<int i> static Dummy<Foo<T>::bar<i>()> Foo<T>::not_working()
   static Dummy<Foo<T>::template bar<i>()> not_working();
                                           ^~~~~~~~~~~

定义的返回类型为Dummy<bar<i>()>，但候选声明的返回类型为Dummy<Foo<T>::bar<i>()>。具体来说，bar<i> 上的 Foo<T>:: 资格已丢失。

将also_working 的定义更改为返回类型Dummy<Foo<T>::template bar<2>()>，我们会得到有用的并行错误：

prog.cc:23:6: error: prototype for 'Dummy<Foo<T>::bar<2>()> Foo<T>::also_working()' does not match any in class 'Foo<T>'
 auto Foo<T>::also_working() -> Dummy<Foo<T>::template bar<2>()> 
      ^~~~~~
prog.cc:11:15: error: candidate is: template<class T> template<int i> static Dummy<Foo<T>::bar<i>()> Foo<T>::also_working()
   static auto also_working() -> Dummy<Foo<T>::template bar<i>()>;
               ^~~~~~~~~~~~

这里定义返回类型为Dummy<Foo<T>::bar<2>()>（如所写），候选声明的返回类型为Dummy<Foo<T>::bar<i>()>。

显然，Foo<T>::bar<i> 与 bar<i> 不同 即使在 Foo<T> 的上下文中，因为从 also_working 的返回类型的声明或定义中删除了 Foo<T>::template使它停止工作。 （把两者都拿出来让你回来working。）

我尝试将not_working 的声明更改为：

  template<int i>
  static Dummy<bar<i>()> not_working();

现在 gcc 抱怨：

prog.cc:28:34: error: prototype for 'Dummy<bar<i>()> Foo<T>::not_working()' does not match any in class 'Foo<T>'
 Dummy<Foo<T>::template bar<i>()> Foo<T>::not_working() 
                                  ^~~~~~
prog.cc:14:26: error: candidate is: template<class T> template<int i> static Dummy<bar<i>()> Foo<T>::not_working()
   static Dummy<bar<i>()> not_working();
                          ^~~~~~~~~~~

这显然是荒谬的，因为一旦编译器完成了它，我们就有了逐字符可比的声明和定义Dummy<bar<i>()> Foo<T>::not_working()。

【讨论】：

感谢您与 GCC 进行较量，但恕我直言，特定编译器未能将定义与声明匹配这一事实并不能回答问题。我正在寻找所涉及的特定规则，告诉我定义是否应该根据标准与声明匹配，而不管使用的编译器如何。重新阅读我的问题，我发现它显然太模糊了：我会更新它以更具体。对不起，如果我的含糊不清误导了你。

嗯，您已经在 cmets 中得到 那个 的答案，规范中的顺序目前含糊不清，CWG 问题 2 旨在解决这个问题，但还没有已措辞并提交。我试图回答的是为什么它不起作用。碰巧 gcc 为我们提供了它试图匹配的线索，而 clang 只是说“不匹配”。