为什么我可以在私有类型上使用auto？

Question

我有些惊讶于以下代码编译并运行了（vc2012和gcc4.7.2）

class Foo {
    struct Bar { int i; };
public:
    Bar Baz() { return Bar(); }
};

int main() {
    Foo f;
    // Foo::Bar b = f.Baz();  // error
    auto b = f.Baz();         // ok
    std::cout << b.i;
}

这段代码是否编译正常？为什么它能够编译成功？我为什么可以在一个私有类型上使用 auto，而不能使用其名称（如预期的那样）？

- hansmaad

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观察到 f.Baz().i 是可以的，同样 std::cout << typeid(f.Baz()).name() 也是可以的。如果你能获取到返回值的类型，类外的代码可以“看到”由 Baz() 返回的类型，只是不能给它命名。 - Steve Jessop

如果你觉得这很奇怪（你可能会这样认为，因为你在询问它），那么你并不是唯一一个这样想的人 ;) 不过，这种策略对于像安全布尔技巧这样的东西非常有用。 - Matthieu M.

我认为需要记住的是，private 的存在是为了方便描述 API，以便编译器可以帮助执行。它并不意味着防止用户访问 Foo 中的类型 Bar，因此它不会以任何方式阻碍 Foo 通过返回 Bar 实例来提供该访问权限。 - Steve Jessop

这段代码编译没有问题吗？不是的。你需要 #include <iostream>。;-) - L. F.

如果有人正在寻找解决方法，请查看我的答案（使用decltype）。 - Baruch

Answer 1

< p > 对于 auto 的规则，在大部分情况下与模板类型推导的规则相同。示例的工作原理与您可以将私有类型的对象传递给模板函数的原因相同：< /p>

template <typename T>
void fun(T t) {}

int main() {
    Foo f;
    fun(f.Baz());         // ok
}

你可能会问，为什么我们可以将私有类型的对象传递给模板函数？因为只有类型名称是不可访问的。类型本身仍然可用，这就是为什么你可以将它返回到客户端代码中。

- R. Martinho Fernandes

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为了看到名称的隐私与类型无关，将public: typedef Bar return_type_from_Baz;添加到问题中的类Foo中。现在，尽管在类的私有部分定义，该类型仍可通过公共名称进行识别。 - Steve Jessop

重申 @Steve 的观点：name 的访问说明符与它的_类型_没有任何关系，如在 Foo 中添加 private: typedef Bar return_type_from_Baz; 所示，演示。typedef 标识符对于访问说明符（公有和私有）是无关紧要的。 - damienh

这对我来说毫无意义。类型的“名称”只是实际类型的别名。如果我把它称为Bar或SomeDeducedType有什么关系呢？这不像我可以使用它来访问class Foo的私有成员一样。 - einpoklum

Answer 2

访问控制应用于名称。与标准中的示例进行比较：

class A {
  class B { };
public:
  typedef B BB;
};

void f() {
  A::BB x; // OK, typedef name A::BB is public
  A::B y; // access error, A::B is private
}

- chill

Answer 3

这个问题已经被chill和R. Martinho Fernandes回答得非常好了。

我只是不能错过用哈利波特的比喻来回答这个问题的机会：

class Wizard
{
private:
    class LordVoldemort
    {
        void avada_kedavra()
        {
            // scary stuff
        }
    };
public:
    using HeWhoMustNotBeNamed = LordVoldemort;

    friend class Harry;
};

class Harry : Wizard
{
public:
    Wizard::LordVoldemort;
};

int main()
{
    Wizard::HeWhoMustNotBeNamed tom; // OK
    // Wizard::LordVoldemort not_allowed; // Not OK
    Harry::LordVoldemort im_not_scared; // OK
    return 0;
}

https://ideone.com/I5q7gw

感谢Quentin提醒我Harry漏洞。

- jpihl

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这里是否缺少一个“friend class Harry;”？ - Quentin

@Quentin，你说得完全正确！为了完整起见，可能还应该添加friend class Dumbledore; ;) - jpihl

在现代C++中，Harry并没有通过调用Wizard::LordVoldemort;来展示他并不害怕。相反，他使用了using Wizard::LordVoldemort;。（老实说，使用Voldemort并不感觉自然。;-)） - L. F.

应该使用 Wizard::LordVoldemort 吗？ - user253751

Answer 4

除了其他（优秀的）回答之外，这里有一个来自C++98的例子，说明问题实际上与auto无关。

class Foo {
  struct Bar { int i; };
public:
  Bar Baz() { return Bar(); }
  void Qaz(Bar) {}
};

int main() {
  Foo f;
  f.Qaz(f.Baz()); // Ok
  // Foo::Bar x = f.Baz();
  // f.Qaz(x);
  // Error: error: ‘struct Foo::Bar’ is private
}

使用私有类型并不被禁止，只是对该类型进行了命名。在所有版本的C++中，创建该类型的匿名临时对象是可以的。

- Chris Beck

Answer 5

对于其他需要绕过的人（例如，声明接受私有类型的函数），这是我所做的：

void Func(decltype(Foo().Baz()) param) {...}

- Baruch