模板类中的模板友元函数

A template friend function inside a template class

本文关键字：友元 函数      更新时间：2023-10-16

在template class中实现template friend function的问题过去已经讨论过，并且在标准中似乎是一个未解决的问题，具有不同编译器的不同行为。

检查gcc和clang的最新可用版本似乎已做出决定，要求template friend function的实施在template class之外。

当使用 -std=c++2a 编译时，最新版本的 gcc 和clang(gccx86-64 9.2.0 和 clang x86-64 9.0.0(拒绝以下代码。 过去的 clang 版本都可以(例如clangx86-64 7.0.0(。

template<long Num>
struct A {
template<long Num1, long Num2>
friend int foo(A<Num1> a1, A<Num2> a2) {
return 1;
}
// the compilation error occurs only with a template friend function
// and only if *implemented inside* a template class
};
int main() {
A<1> a1;
A<2> a2; // commenting this line removes the error
}

两个编译器都抱怨对foo的重新定义：

<source>:4:16: error: redefinition of 'foo'    
friend int foo(A<Num1> a1, A<Num2> a2) {    
^    
<source>:11:10: note: in instantiation of template class 'A<2>' requested here    
A<2> a2;    
^

是否有关于该主题的新官方决议，或者它只是最新的编译器时尚？

https://godbolt.org/z/ySrVe3

我从CWG 2174的决议中找出了相关措辞。它在 C++17 中的 [temp.inst]/2 中：

但是，为了根据 [basic.def.odr] 和 [class.mem] 确定实例化的重新声明是否有效，与模板中的定义对应的声明被视为定义。

因此，编译器需要将定义的实际实例化推迟到需要存在foo定义的点(在您的代码中，没有这样的点，因此不会实例化foo(，但即使定义未实例化，编译器仍然需要诊断同一转换单元中的多个定义，就好像每次实例化声明时都实例化了定义一样。

在我看来，这条规则使得使用友元函数变得不必要地困难，而没有明显的好处，如果将类模板中定义的友元函数的多个定义(在同一 TU 中实例化(视为单个定义会更好。也许，如果我有更多的时间，我会建议对标准进行这样的更改。(是的，我说我没有时间，所以如果其他人想这样做，请继续，不要担心重复工作。

除非进行这样的更改，否则实际上似乎确实需要在类模板之外定义 friend 函数。

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