包含格式错误的模板成员函数的格式正确的程序?

Well-formed program containing an ill-formed template member function?

本文关键字：格式 函数 程序 错误 包含 成员      更新时间：2023-10-16

在下面的代码片段中，我很困惑为什么Wrapper::f() const的定义不会使我的程序格式错误1，尽管它调用了不可变成员变量的非常量成员函数：

// well-formed program (???)
// build with: g++ -std=c++17 -Wall -Wextra -Werror -pedantic
template<class T> struct Data { void f() {} };
template<class T> struct Wrapper
{
Data<T> _data;
void f() const { _data.f(); } // _data.f(): non-const!
};
int main()
{
Wrapper<void> w; // no error in instantiation point?
(void) w;
}

演示2

另一方面，如果Data是非模板类3，则我的编译器会发出诊断：

// ill-formed program (as expected)
// build with: g++ -std=c++17 -Wall -Wextra -Werror -pedantic
struct Data { void f() {} };
template<class T> struct Wrapper
{
Data _data;
void f() const { _data.f(); } //error: no matching function for call to 'Data::f() const'
};
int main()
{
Wrapper<void> w;
(void) w;
}

演示

我觉得答案将包含诸如"推断上下文"之类的表达方式......但我真的无法确定标准中这种行为的确切部分。

有没有语言律师来启发我这件事？

注意：
1)但是如果我尝试有效地调用Wrapper<T>::f() const，我会出错。
2)我已经用-std=c++17编译了，但这并不特定于C++17，因此没有特定的标签。
3)在这个答案中，@Baum mit Augen引用了[N4140, 14.7.1(2)]：

当在需要成员定义的存在的上下文中引用专用化时，将隐式实例化成员的专用化

但是在编译代码段中，void f() const { _data.f(); }失败，尽管它的"在需要成员定义的上下文中从未引用过专用化"。

代码段 #2 格式不正确。

如本答案中所述，只要可以生成有效的专用化，Wrapper::f的模板定义就是格式正确的(因此不会发出对角线)。

§17.7/8 [临时决议] 规定：

知道哪些名称是类型名称允许每个模板的语法 待检查。程序格式不正确，无需诊断，如果：

  • 无法为模板或模板中的 constexpr if 语句的子语句生成有效的专用化，并且 模板未实例化，或 [...]

在这两个代码片段中，由于 §17.7.1/2 [temp.inst] 中的规则，Wrapper<void>::f都没有被实例化：

类模板专用化的隐式实例化导致声明的隐式实例化，但不是 定义，[...]。

(强调由我完成)

但是现在 §17.7/8 开始了：如果没有实例化，并且不能生成Wrapper::f模板定义有效的专用化(代码段 #2 就是这种情况，就像每个生成的专用化Wrapper<T>::f一样，将在成员上的const函数内执行non-const调用)， 程序格式不正确，已发出诊断程序。

但是由于诊断不是强制性的(参见上面的§17.7/8)，GCC可以拒绝代码段#2，而VS和clang都可以完美地编译相同的代码。

但是，对于代码段 #1，您可以为Data::fconst的Data提供用户定义的专用化(例如Data<void>::f)。因此，有效的、生成的Wrapper::f专业化是可能的，即Wrapper<void>::f.因此，总而言之，代码段 #1 格式正确，代码段 #2 无效;所有编译器都以符合标准的方式工作。

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