为什么我不能在模板类中内联定义非模板友元？

Question

为什么我不能在模板类中内联定义非模板友元？

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MCVE的作用大于言语：

// int bar();
template <bool B> class Foo {
    friend int ::bar() { return 123; }
};

int main()
{
    Foo<false> f1;
    Foo<true> f2;
}

使用GCC 6和--std=c++14，这将给我：

a.cpp: In instantiation of ‘class Foo<true>’:
a.cpp:9:12:   required from here
a.cpp:3:13: error: redefinition of ‘int bar()’
  friend int ::bar() { return 123; }
             ^~
a.cpp:3:13: note: ‘int bar()’ previously defined here

现在，我不确定标准是什么；但我知道编译器知道友元函数没有在B上进行模板化，也没有使用B的定义。那么为什么不能应用“哦，所有相同定义的内联副本的函数都是相同的”规则呢？

- einpoklum

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为什么不在类模板之外定义它呢？ - Barry

@Barry：这对我很方便，因为我在类中有一些相关的定义。 - einpoklum

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为什么不能应用“噢，所有内联副本的同一函数定义都是相同的”？即使它可以，为什么要这么做？标准是否允许在同一翻译单元中重复定义相同的函数？这种情况有何特殊之处，使其应该与例如“inline void f() {} inline void f() {}”不同对待？ - user743382

根据[class.friend]/7，类中定义的友元函数隐式地成为内联函数。 - M.M

@hvd：“为什么不呢？”因为这样可以允许您在模板类中定义非模板友元，而现在您无法这样做。 - einpoklum

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- eerorika · Accepted Answer

现在，我不确定标准是什么；

事实上，这个案例已经在即将发布的C++17中通过一个示例得到了澄清。

[temp.inst]/2 The implicit instantiation of a class template specialization ... [snip] ... for the purpose of determining whether an instantiated redeclaration of a member is valid according to 3.2 [basic.def.odr] and 9.2 [class.mem], a declaration that corresponds to a definition in the template is considered to be a definition. [ Example:

... [snip (another example)] ...
template<typename T> struct Friendly {
  template<typename U> friend int f(U) { return sizeof(T); }
};
Friendly<char> fc;
Friendly<float> ff; // ill-formed: produces second definition of f(U)
— end example ]

诚然，正如你所指出的那样，标准的范例确实为每个实例提供了不同的定义，但是这并不是该规则被认为是不良形式的必要条件。

那么为什么它不能应用“哦，所有函数的内联副本的相同定义都是相同的”规则呢？

这个问题似乎也适用于一个更简单的情况：

inline void foo(){}
inline void foo(){}

当然，编译器可以看到定义是相同的，就像编译器可以看到您的::bar的定义不取决于Foo的模板参数。

然而，odr规定重新定义是不合法的。这对于类模板外的定义以及由类模板实例化引起的定义都是正确的。

也许odr规则对于您展示的情况可以放宽，但这将需要用特殊情况规则复杂化标准，并且使得编译器必须分析定义中是否使用了模板参数，因此这种放宽肯定是有妥协的。