可变参数模板仅在正向声明时编译

Variadic template only compiles when forward declared

本文关键字：声明 编译 变参 参数      更新时间：2023-10-16

我有一个从所有模板参数继承的可变参数模板：

template <typename... Ts>
struct derived : Ts...
{
};

我还想有一个工具来表达"添加模板参数的现有derived"的类型。我对此的尝试是：

// Do not ODR-use (goes in namespace impl or similar)!
template<class ... NewInputs, class ... ExistingInputs>
auto addedHelper(const derived<ExistingInputs...>&)
-> derived<ExistingInputs..., NewInputs...>;
template<class ExistingInput, class ... NewInputs>
using Added = decltype(addedHelper<NewInputs...>(std::declval<ExistingInput>()));

举个简单的例子，Added<derived<A, B>, C>应该是derived<A, B, C>。我使用辅助函数对第一个参数包进行模板参数推导。

我的问题：出于某种原因，如果已向前声明derived我可以成功地将其用于不完整的类型，但如果已定义，则不能。

为什么这段代码不编译：

#include <utility>
template <typename... Ts>
struct derived : Ts...
{};
template<class ... NewInputs, class ... ExistingInputs>
auto addedHelper(const derived<ExistingInputs...>&)
-> derived<ExistingInputs..., NewInputs...>;
template<class ExistingInput, class ... NewInputs>
using Added = decltype(addedHelper<NewInputs...>(std::declval<ExistingInput>()));

struct A;
struct B;
struct C;
// Goal: This forward declaration should work (with incomplete A, B, C).
auto test(derived<A, B> in) -> Added<decltype(in), C>;

struct A {};
struct B {};
struct C {};
void foo()
{
auto abc = test({});
static_assert(std::is_same_v<decltype(abc), derived<A, B, C>>, "Pass");
}

而这段代码确实可以编译：

#include <utility>
template <typename... Ts>
struct derived;

template<class ... NewInputs, class ... ExistingInputs>
auto addedHelper(const derived<ExistingInputs...>&)
-> derived<ExistingInputs..., NewInputs...>;
template<class ExistingInput, class ... NewInputs>
using Added = decltype(addedHelper<NewInputs...>(std::declval<ExistingInput>()));

struct A;
struct B;
struct C;
// Goal: This forward declaration should work (with incomplete A, B, C).
auto test(derived<A, B> in) -> Added<decltype(in), C>;

template <typename... Ts>
struct derived : Ts...
{};

struct A {};
struct B {};
struct C {};
void foo()
{
auto abc = test({});
static_assert(std::is_same_v<decltype(abc), derived<A, B, C>>, "Pass");
}

为方便起见，这里同时是两种情况(注释输入/注释#define FORWARD_DECLARED)： https://godbolt.org/z/7gM52j

我不明白代码如何通过用相应的定义替换前向声明而变得非法(否则稍后会出现)。

Evg 的观察一针见血：这里的问题是 ADL。这实际上与我在这个问题上遇到的问题相同。

问题是：我们这里有一个不合格的电话：

template<class ExistingInput, class ... NewInputs>
using Added = decltype(addedHelper<NewInputs...>(std::declval<ExistingInput>()));
//                     ^^^^^^^^^^^

我们知道它是一个函数模板，因为我们在使用常规查找时找到了它，所以我们不必处理整个"<运算符还是模板介绍器"的问题。但是，由于这是一个非限定调用，因此我们还必须执行依赖于参数的查找。

ADL 需要查看所有参数的关联命名空间，这似乎很好 - 我们不需要完整的类型。但 ADL还需要查找潜在的友元函数和类中定义的函数模板。毕竟，这需要工作：

struct X {
friend void foo(X) { }
};
foo(X{}); // must work, call the hidden friend defined within X

因此，在我们的问题呼吁中：

auto test(derived<A, B> in) -> Added<decltype(in), C>;

我们必须实例化derived<A, B>...但是这种类型继承自两个不完整的类，我们不能这样做。这就是问题所在，这就是我们失败的地方。

这就是前向声明版本工作的原因。template <typename... T> struct derived;是不完整的，所以只是试图在里面寻找朋友函数，什么也找不到 - 我们不需要实例化任何其他东西。

同样，derived完整但实际上并非从任何东西派生的版本也可以工作。

值得庆幸的是，在这种情况下，Evg 的建议可以解决这个问题。拨打合格电话：

template<class ExistingInput, class ... NewInputs>
using Added = decltype(::addedHelper<NewInputs...>(std::declval<ExistingInput>()));

这避免了您甚至不想要的 ADL。最好的情况是，你避免做一些对你没有好处的事情。不好的情况，你的代码无法编译。糟糕的情况，对于某些输入，您不小心完全调用了不同的函数。

或者只是使用Boost.Mp11的mp_push_back

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