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c++ - 模板类中的模板友元函数

问题描述

在过去已经讨论过实现template friend function内部 a的问题，template class并且似乎是标准中未解决的问题，不同编译器的行为不同。

检查gcc和clang的最新可用版本似乎已做出决定，template friend function要求在.template class

以下代码在使用 -std=c++2a 编译时被最新版本的gcc和clang （gcc x86-64 9.2.0 和 clang x86-64 9.0.0）拒绝。过去的clang版本可以使用它（例如 clang x86-64 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
}

两个编译器都抱怨重新定义 foo：

<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

标签： c++templateslanguage-lawyerfriend

解决方案

我从 CWG 2174 的决议中找出了相关的措辞。它在 C++17 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，与模板中的定义相对应的声明被认为是定义。

因此，编译器需要将定义的实际实例化推迟到foo需要存在定义的点（在您的代码中，没有这样的点，因此foo不实例化），但即使定义未实例化，编译器仍然需要在同一个翻译单元中诊断多个定义，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，如果在一个类模板中定义的友元函数的多个定义，在同一个 TU 中实例化，被视为一个单一的定义会更好定义。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，我是说我没有时间，所以如果其他人想这样做，请继续，不要担心重复努力。）

除非进行这样的更改，否则您似乎确实需要在类模板之外定义友元函数。

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