c++ - 如果类型是在之后定义的，则实例化具有不完整类型的类模板是否格式错误？

Question

这段代码肯定是病式的，因为 Foo 是在实例化点之后特化的:

template <typename T>
struct Foo {
    int a;
};

Foo<int> x = { 42 };

template <>
struct Foo<int> {
    const char *a;
};

Foo<int> x = { "bar" };

由于 standard 的一部分，格式不正确我强调:

A specialization for a function template, a member function template, or of a member function or static data member of a class template may have multiple points of instantiations within a translation unit, and in addition to the points of instantiation described above, for any such specialization that has a point of instantiation within the translation unit, the end of the translation unit is also considered a point of instantiation. A specialization for a class template has at most one point of instantiation within a translation unit. A specialization for any template may have points of instantiation in multiple translation units. If two different points of instantiation give a template specialization different meanings according to the one-definition rule, the program is ill-formed, no diagnostic required.

现在，这段代码是不是格式错误？

struct A;

template <typename> class Foo { };

Foo<A> foo; // note A is incomplete here

struct A {};

如果 Foo 像这样声明，畸形会改变吗？

struct A;

template <typename T>
struct Foo {
    Foo() {
        new T;
    }
};

Foo<A> foo; // note A is incomplete here

struct A {};

我问这个问题，因为这个question下的讨论.

请注意，这不是重复的。那个问题是关于代码编译的原因，这个问题是关于它是否格式错误。它们不同，因为格式错误的程序不一定是非编译程序。

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请注意，使用 clang 和 gcc，我的 new T 示例可以编译，而这个示例(T 作为成员)不会:

struct A;

template <typename T>
struct Foo {
    T t;
};

Foo<A> foo; // note A is incomplete here

struct A {};

也许两者都是错误的，并且仅针对最后一种情况给出诊断？

Answer 1

struct A;
template <typename> class Foo { };
Foo<A> foo; // note A is incomplete here
struct A {};

Foo<A>仅取决于 A 的名称不是它的完整类型。

所以这是合式的；然而，这种东西仍然可以破坏(变得格式错误)，但可以在您测试的每个编译器中编译。

首先，我们窃取is_complete .然后我们这样做:

struct A;
template <class T> class Foo {
  enum{ value = is_complete<T>::value };
};
Foo<A> foo; // note A is incomplete here
struct A {};

尽管如此，我们还好:

[...] for any such specialization that has a point of instantiation within the translation unit, the end of the translation unit is also considered a point of instantiation. [...]

因为该条款不适用于模板类。这里，模板类的唯一实例化就可以了。

现在，如果在另一个文件中你有:

struct A {};
Foo<A> foo2;

你的程序格式不正确。

但是，在单文件的情况下:

struct A;
template <class T> class Foo {
  enum{ value = is_complete<T>::value };
};
Foo<A> foo; // note A is incomplete here
struct A {};
Foo<A> foo2; // ill-formed

你的代码没问题。 Foo<A> 有一个实例化点在给定的编译单元中；第二个是对第一个实例化点的引用。

一个和两个文件版本几乎肯定会在 C++ 编译器中编译而没有错误或警告。

一些编译器内存模板实例化，甚至从一个编译单元到另一个编译单元； Foo<A>会有一个 ::value那是 false即使在 foo2 之后已创建(带有完整的 A )。其他人会有两个不同的Foo<A>每个编译单元中的 s；它的方法将被标记为内联(并且是不同的)，类的大小可能不一致，并且您会遇到一连串错误的程序问题。

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最后，请注意 std 中的许多类型要求它们的模板参数在旧版本的 C++ 中是完整的(包括 c++11:“17.6.4.8 其他函数 (...) 2. 在以下情况下效果未定义:(...) 特别是 - 如果一个不完整类型 (3.9) 在实例化模板组件时用作模板参数，除非特别允许该组件”——从 boost 不完整容器文档中复制)。具体来说，std::vector<T>过去需要 T完成。

通过 c++17有 changed for std::vector :

[vector.overview]/3

An incomplete type T may be used when instantiating vector if the allocator satisfies the allocator completeness requirements 17.6.3.5.1. T shall be complete before any member of the resulting specialization of vector is referenced.

现在，甚至在 c++17 之前, 大多数实现 std::vector<T>不完整的 T 没问题直到你尝试使用一个方法(包括它的许多构造函数或析构函数)，但标准声明 T 必须完整。

这实际上妨碍了一些无用的代码，例如具有返回其自身类型的 vector 的函数类型¹。 Boost有一个库可以解决这个问题。

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template <typename T>
struct Foo {
  Foo() {
    new T;
  }
};

Foo<T>::Foo()的主体仅在“被调用时”实例化。所以T没有完成直到Foo::Foo()才产生影响。被称为。

Foo<A> foo;

^^ 将无法编译不完整的 A .

using foo_t = Foo<A>;

^^ 将编译，不会导致任何问题。

using foo_t = Foo<A>;
struct A {};
foo_t foo;

也没有问题。 foo_t::foo_t的正文当我们尝试构建 foo_t 时被实例化, 并且所有定义都匹配。

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¹ 能说说状态机转换函数吗？