为什么我不能使用显式模板参数调用模板朋友函数？

Question

考虑以下示例：

struct S {
    template<typename T = void>
    friend void foo(S) {
    }
};

int main() {
    S s;
    foo(s); // (1)
    foo<void>(s); // (2)
}

我的GCC 9.2.0无法编译（2）并出现以下错误：

a.cpp: In function 'int main()':
a.cpp:10:5: error: 'foo' was not declared in this scope
   10 |     foo<void>(s);
      |     ^~~
a.cpp:10:9: error: expected primary-expression before 'void'
   10 |     foo<void>(s);
      |         ^~~~

但是，（1）工作正常。为什么会这样？如何使用显式模板参数调用foo？

Answer 1

匿名用户

戈德博尔特的叮当声透露了一些信息：

<source>:9:5: warning: use of function template name with no prior declaration in function call with explicit template arguments is a C++20 extension [-Wc++20-extensions]

    foo<void>(s);
    ^

1 warning generated.

在P084R0到达并修复它之前，这种语法似乎不是语言的一部分。

由于foo（）完全在S结构内部实现，main（）中没有可见的模板foo。因此，编译器不明白它需要做ADL，也无法找到foo（）。就像@0x499602D2说的。

一种解决方案是更新编译器，另一种解决方案是在S之外实现foo，并且可以选择添加转发声明以提供默认模板参数：

struct S;

template<typename T = void>
void foo(S); // (a)

struct S {
    template<typename T>
    friend void foo(S); // (b)
};

template<typename T>
void foo(S) { // (c)
    // Needs S to be complete.
}

int main() {
    S s;
    foo(s);
    foo<void>(s);
}

如果您试图省略转发声明（a），您会发现由于各种原因，您无法将默认模板参数添加到（b），也无法将其添加到（c），因为它是对（b）的重新声明，因此无法引入默认模板参数。

Answer 2

它是一个模板这一事实并不重要。只有通过ADL查找才能找到在声明位置定义的友元函数。当您使用模板参数时，编译器会尝试使用常规的非限定查找来查找名为foo的函数模板，但失败了foo（s）查找具有关联命名空间（全局命名空间）的foo（并查找您定义的友元函数）。

Answer 3

类主体中的函数定义不会使函数在封闭的命名空间范围内可见，以进行常规的非限定名称查找（尽管它们被放置在此命名空间范围内）。

为了使其可见，您需要在命名空间范围内为模板添加声明（无论这发生在定义之前还是之后）：

struct S {
    template<typename T = void>
    friend void foo(S) {
    }
};

template<typename T>
void foo(S);

int main() {
    S s;
    foo(s); // (1)
    foo<void>(s); // (2)
}

现在的问题是为什么foo（s）有效。这是因为依赖于参数的查找。在没有嵌套名称说明符的函数调用中，还将搜索调用参数类型的类和封闭名称空间（以及其他类型），以查找匹配的函数重载。对于依赖于参数的查找，仅在类主体中声明的s可见。这样就可以找到调用foo（s）的匹配函数。

<代码>foo

然而，还有另一个问题需要考虑。当编译器读取foo时，它必须决定foo是否可以是模板，因为它改变了对代码的解析

为了确定这一点，在foo上进行了不合格的名称查找。在C 20之前，只有当此查找找到具有该名称的某种模板时，foo才会被视为模板名称。但是不合格的名称查找在您的情况下找不到任何东西，因为唯一的foo对于普通的不合格名称查找是不可见的。因此foo将不被视为模板和foo

在C 20中，规则被更改了，如果非限定名称查找找到了一个使用该名称的普通函数，或者根本找不到任何函数，那么

因此，代码将与C 20和C 20之前的代码一样工作。实际上，您只需按名称声明任何模板，即可获得

struct S {
  template <typename T = void>
  friend void foo(S) {}
};

template<int>
void foo();

int main() {
  S s;
  foo(s);        // (1)
  foo<void>(s);  // (2)
}