包含有不规范模板成员函数的良构程序？

Question

包含有不规范模板成员函数的良构程序？

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在下面的片段中，我对为什么Wrapper::f() const的定义没有使我的程序无效而感到困惑¹，尽管它调用了一个非常量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是一个非模板类³，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

我觉得答案会包含表达式“推断上下文”之类的内容...但我真的无法确定规范中具体指定这种行为的部分。

有没有专业人士能为我解开这个谜团？

注：
¹⁾ 但是，如果我尝试有效地调用Wrapper<T>::f() const，就会出现错误。
²⁾ 我已经使用了-std=c++17进行编译，但这不是特定于C++17的，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)]：

当特化被引用在需要存在成员定义的上下文中时，成员的特化被隐式实例化

但是，在编译片段（＃2）中，尽管其“特化从未在需要成员定义存在的上下文中引用”，但void f() const { _data.f(); }仍失败。

- YSC

我认为重复内容并没有涵盖这个问题的全部。至少我希望第二个版本也能够按照重复内容中给出的答案进行编译。 - 463035818_is_not_a_number

1

请参见temp.res/8，特别是(8.1)。 - cpplearner

@cpplearner 8.1 是关于 constexpr if 的内容... - YSC

1

@YSC 这是关于“模板或是位于模板的constexpr if语句中的子语句”的问题，不过这就是我所理解的全部内容了。标准文件可不是我能理解的语言 :( - 463035818_is_not_a_number

@tobi303 哦，是的，我读过“无法为constexpr if的模板或子语句生成有效的特化”，而不是“无法为模板或constexpr if的子语句生成有效的特化”；但这没有意义:D 是我的错。 - YSC

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Jodocus · Accepted Answer

代码片段＃2不符合规范。

正如这个回答中已经说明的，只要可以生成有效的特化，Wrapper :: f 的模板定义就是良好的（因此不会发出任何诊断）。

§17.7/8 [temp.res]表明：

了解哪些名称是类型名称允许检查每个模板的语法。如果：

不能为模板或constexpr if语句中的子语句生成有效的特化，并且未实例化该模板，则程序无法形成，无需诊断，或[...]

在两个代码片段中，都未实例化Wrapper<void> :: f ，因为根据§17.7.1 / 2 [temp.inst] 的规则，：

类模板特化的隐式实例化导致声明的隐式实例化，但不导致定义的隐式实例化[...]。

（强调我做的）

但现在§17.7/8生效：如果没有实例化，并且无法生成模板定义的有效特化，则程序无法形成（对于代码片段＃2是这种情况，因为对于每个生成的特化Wrapper<T> :: f ，在const 函数中执行了一个non-const 调用），并发出诊断。

但是由于诊断不是强制性的（请参见上面的§17.7/8），因此GCC可以拒绝代码片段＃2，而VS和clang都能完美编译相同的代码。

然而，对于代码片段＃1，您可以为Data 提供用户定义的特化，其中Data :: f 为const （例如Data<void> :: f ）。因此，Wrapper :: f 的有效生成特化是可能的，即Wrapper<void> :: f 。因此，总之，代码片段＃1是良好的，代码片段＃2是无效的；所有编译器都以符合标准的方式工作。