c++ - C++ 模板声明中的范围和默认参数 : Clarifying Standardese

Question

我正在阅读 C++14 standard's模板部分试图提高我对主题的理解，并偶然发现了这个特定规则:

§ 14.1

12 A template-parameter shall not be given default arguments by two different declarations in the same scope.

[Example:

template<class T = int> class X;
template<class T = int> class X { /∗... ∗/ }; // error  

— end example ]

根据我(相对不知情的)阅读，“相同范围”的规范意味着能够在定义模板的不同范围内声明模板。

根据 this article on Dr. Dobbs

C++ identifies five kinds of scope: function, function prototype, local, namespace, and class.

其中，我的理解是:

• function &(我假定函数原型(prototype)，因为它仅将过去的函数扩展到声明)范围 cannot contain template declarations
• 局部作用域属于函数作用域，因此具有与上述相同的限制
• 您不能(重新)声明该类声明之外的任何类成员。

因此，允许在定义的范围之外声明的潜在奇怪情况(可能具有更改的默认参数，取决于范围!)似乎正好落在命名空间范围的肩上。我做了一些实验:

[ Coliru ]

---

命令:

g++ -std=c++1z -O2 -Wall -pedantic -pthread main.cpp && ./a.out

代码:

#include <iostream>

namespace math{ 

    template <int I, int J>
    struct Plus{
        constexpr static int Value_ = I + J;
    };

    template <int I, int J = 5>
    struct Minus; // template declaration.

}

// global-scope template declaration?
//template <int I, int J>
//struct math::Minus; // error: does not name a type (if no declaration @ line 9)
                      // error: invalid use of math::Minus w/o argument list
                      //                             (if declaration @ line 9)


namespace math{

    template <int I, int J>
    struct Minus{
        static int value();
    };

    namespace{ // anonymous namespace

        //template <int I, int J = 5>
        //struct Minus; compiles, but is a declaration of another class,
                       // which I assume hides the math scope class

        // error: incomplete type--I assume this means the above 
        // doesn't declare math::Minus, but math::<anon>::Minus
        //constexpr int twominus5= Minus<2>::value(); 

    } // end anonymous namespace

} // end math namespace

//template <int I, int J>
//class math::Minus; // error: invalid use of math::Minus w/o argument list

template <int I, int J>
int math::Minus<I,J>::value(){return I - J;}


int main()
{
    std::cout 
        << math::Minus<5,1>::value() << std::endl
        << math::Minus<0>::value() << std::endl;
}

输出:

4
-5

---

...声明规则似乎符合我在阅读标准的这一小片段之前的预期。显然，我的理解在某处是错误的。是我最初阅读 c++ 标准的模板默认参数声明子句时怀疑的，还是我错过了一些在其 native 范围之外声明模板的方法？

自然地，像这样的语言的一个奇怪的角落(如果它确实存在)应该谨慎使用并且非常小心，特别是因为它会改变其他地方依赖于部分指定模板的行为最适用的范围(它会导致名称冲突问题吗？如果模板定义的范围内有默认参数，那么在没有默认声明的范围内，完全限定的名称如何解析？) , 但它引起了我的好奇心。

无论如何我都会使用别名，因为这对每个相关人员来说都不那么模糊，但正如我上面所说:我现在很好奇这是一个我完全没有刻意使用的奇怪语言功能，还是我只是想象的一个非功能.

Answer 1

我不确定我能否完全理解您的想法，但我认为该标准只是使用了过于清晰的措辞。这可能是为了澄清不同范围内的“相同”模板可能具有不同的默认参数。示例:

namespace A
{
    template< int = 42 > struct X;
}

namespace B
{
    template< int = 123 > struct X;

    namespace C
    {
        template< int = 0 > struct X;
    }
}

当然，这些模板不是相同的模板(即使初学者乍一看可能会这么认为)，但它们是不同的模板。该标准的措辞很可能只是为了强调这一点。

您可以使用不同默认值的一个示例是带有 using 的模板别名:

#include <iostream>
#include <type_traits>

namespace A
{
    template< int I = 42 >
    struct X { static void f() { std::cout << I << std::endl; } };
}

namespace B
{
    template< int I = 0 >
    using X = A::X< I >; 
}

int main()
{
    A::X<>::f();
    B::X<>::f();
    static_assert( std::is_same< B::X<>, A::X<0> >::value, "Oops" );
}

Live example

问题是，一开始它看起来与您的描述相符，但有趣的是 B::X<>和 A::X<0>是相同的类型，B::X 目前与A::X 不是同一个模板 .参见 this answer获取更多信息。

不过，有一个 DR ( CWG issue 1286) 可以解决这个问题。不同的默认参数 OTOH 是 DR 中提到的一个问题，因此即使 DR 将得到解决，它也可能不允许不同的默认值。