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c++ - 为什么这些 CRTP 模式中只有一种可以编译？

问题描述

考虑以下两段具有CRTP模式的代码：

template <typename Derived>
struct Base1 {
    int baz(typename Derived::value_type) { 
        return 42; 
    }
};

struct Foo1 : Base1<Foo1> {
    using value_type = int;
};

template <typename Derived>
struct Base2 {
    auto baz() {
        return typename Derived::value_type {};
    }
};

struct Foo2 : Base2<Foo2> {
    using value_type = int;
};

第一个编译失败，而第二个编译。我的直觉说他们应该要么编译要么都不编译。现在，如果我们用显式类型替换autoin Base2：

template <typename Derived>
struct Base3 {
    typename Derived::value_type baz() {
        return typename Derived::value_type {};
    }
};

struct Foo3 : Base3<Foo3> {
    using value_type = int;
};

它不再编译；但我真的不明白这里有什么大区别。这是怎么回事？

注意：这出现在 David S. Hollman 的闪电演讲中，关于奇怪重复模板模式的思考，在 C++-Now 2019 中。

标签： c++autocrtp

解决方案

类型Foo1仅在末尾完成};

struct Foo1 : Base1<Foo1> {
    // still incomplete
} /* now complete */;

但是在Foo1开始被定义之前，它必须首先实例化基类以使基类完整。

template <typename Derived>
struct Base1 {
    // Here, no type are complete yet

    // function declaration using a member of incomplete type
    int baz(typename Derived::value_type) { 
        return 42; 
    }
};

在基类体内，还没有一个类是完整的。你不能在那里使用嵌套的类型名。定义类类型时，声明必须全部有效。

在成员函数体内，情况有所不同。

就像这段代码不起作用：

struct S {
    void f(G) {}
    using G = int;
};

但是这个没问题：

struct S {
    void f() { G g; }
    using G = int;
};

在成员函数体内，所有类型都被认为是完整的。

auto那么......如果返回类型推断为您无法访问的类型，为什么它会起作用？

auto返回类型确实很特殊，因为它允许前向声明具有推导返回类型的函数，如下所示：

auto foo();

// later

auto foo() {
    return 0;
}

因此，auto 的扣除可用于延迟声明中不完整的类型的使用。

如果auto是瞬时推导的，则函数主体中的类型不会像规范所暗示的那样完整，因为它必须在定义类型时实例化函数主体。

至于参数类型，它们也是函数声明的一部分，所以派生类还是不完整的。

虽然不能使用不完整类型，但可以检查推导的参数类型是否真的是typename Derived::value_type.

即使实例化的函数接收typename Derived::value_type（当使用正确的参数集调用时），它也只在实例化点定义。到那时，类型就完成了。

有一些类似于自动返回类型的东西，但对于参数来说，这意味着一个模板：

template<typename T>
int baz(T) {
    static_assert(std::is_same_v<typename Derived::value_type, T>) 
    return 42; 
}

只要您不直接使用声明中不完整类型的名称，就可以了。您可以使用诸如模板或推导返回类型之类的间接方法，这将使编译器满意。

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