NTTP 的结构类型:为什么所有成员都必须是公共的?

Structural types as NTTP: why must all members be public?

本文关键字：类型 结构 为什么 NTTP 成员      更新时间：2023-10-16

在下面的示例中

template<auto V>
struct A {};
struct B {
constexpr B(int a) : value{a} {}
private:
int value{0};
};
int main() {
constexpr B b{0};
A<b> t2;        
}

成员value必须是公共的，才能使类型B结构化，才能将其用作A的 NTTP

。那么，没有具有私有成员的类型用作 NTTP？ 这是 http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2019/p1907r1.html 的真正意图吗？

这是[P1907]的真正意图吗？

P1907 的目的是正确指定两个值在模板参数上下文中等效的含义。在本文之前，等价的概念首先基于<=>(P0732(，然后基于==(P1185(，但是使用这些比较运算符作为基础存在很多问题(如论文中所述(。

考虑指针。我们已经有很长时间了写作的能力：

template <char const*> struct X { };

在这里，如果指针p和q指向具有静态存储持续时间的同一对象或两个空指针，则X<p>和X<q>是相同的类型(P1907还允许两者都是过去结束的指针或两者都指向同一子对象(。

现在，考虑如下类型：

struct S {
char const* b;
char const* e;
char const* c;
};

如何：

template <S> struct Y { };

工作？此类型具有所有公共成员，因此可以肯定地说它没有不变量 - 任何人都可以修改这些指针中的任何一个以指向任何内容。规则是，如果s1.b和s2.b是相同的指针，如果s1.e和s2.e是相同的指针，并且如果s1.c和s2.c是相同的指针，则Y<s1>和Y<s2>是同一类型。所有三个成对都是相同的。

现在考虑如下类型：

class String {
private:
char const* begin_;
char const* end_;
char const* capacity_;
public:
constexpr String();
constexpr String(char const*);
constexpr String(String const&);
constexpr String& operator=(String const&);
constexpr ~String();
};

此类型具有私有成员，因此强制执行一些不变量 - 并且可能对"相同"的含义有不同的理解，而不仅仅是"其所有成员都是成对等效的"。事实上，String大致是std::string的外观(忽略 SSO(，如果我们采用成员等效的方法，那么我们会遇到以下情况：

template <String> struct Z { };

Z<"hello"s>每次都可能给出不同的类型 - 因为我们必须分配存储来保存字符串，并且这些底层指针可能不同。P1907的一个不小的驱动因素是，最终允许：

template <std::string> struct C;

这样，C<"hello">不仅在翻译单元中始终是相同的类型，而且在所有翻译单元中也始终是相同的类型。基于<=>/==的机制不适用于这种情况。让std::string作为非类型模板参数正常工作的唯一方法是能够有一个自定义机制，其中std::string的作者指定等效性的基础——在这种情况下，我们甚至根本不会看容量指针，它只是基于从begin_到end_的字符序列(而不是指针值， 指向的值(。

这种新机制尚不存在(作者暗示了operator template(，因此在它存在之前有两种选择：

  1. 删除所有类类型作为非类型模板参数
    2. 提出一种默认机制，该机制适用于某些类型，
  2. 但不会将不正确的等效概念添加到其他类型，即使这会阻止将某些类类型用作非类型模板参数，而成员等效规则是正确的。

我们选择了选项 2，使用"所有公共"作为执行简单、成员等效的机制......理解C++23将有这样的机制(如operator template(允许非类型模板参数，如std::string、std::vector<char>、std::optional<int>等。

答案很简单，但令人失望：C++20 不允许这样做。最终 c++23 将引入更广泛的解决方案......

相关文章：