c++ - 为什么我必须通过this指针访问模板基类成员？

Question

如果下面的类不是模板，则可以在x类中仅包含derived。但是，在下面的代码中，我必须使用this->x。为什么？

template <typename T>
class base {

protected:
    int x;
};

template <typename T>
class derived : public base<T> {

public:
    int f() { return this->x; }
};

int main() {
    derived<int> d;
    d.f();
    return 0;
}

Answer 1

简短答案:为了使x成为从属名称，以便将查找推迟到知道模板参数为止。

长答案:当编译器看到模板时，应该立即执行某些检查，而不会看到template参数。其他参数则推迟到参数已知为止。这称为两阶段编译，而MSVC则不这样做，但是它是标准要求的，并由其他主要编译器实现。如果愿意，编译器必须在看到模板后立即对其进行编译(以某种内部解析树表示形式)，并将实例化编译推迟到以后。

对模板本身(而不是模板的特定实例)执行的检查要求编译器能够解析模板中代码的语法。

在C++(和C)中，为了解析代码的语法，有时您需要知道某物是否为类型。例如:

#if WANT_POINTER
    typedef int A;
#else
    int A;
#endif
static const int x = 2;
template <typename T> void foo() { A *x = 0; }

如果A是一个类型，则声明一个指针(除了对全局 x进行阴影处理外没有其他作用)。如果A是一个对象，那就是乘法(并且禁止某些运算符重载它是非法的，并分配给rvalue)。如果错误，则必须在阶段1中诊断该错误，标准将其定义为模板中的错误，而不是模板的某些特定实例。即使模板从未实例化，如果A是 int，那么上面的代码也是错误的格式，必须对其进行诊断，就像 foo根本不是模板，而是普通函数一样。

现在，该标准说，不依赖模板参数的名称在阶段1中必须是可解析的。 A在这里不是从属名称，无论类型 T是什么，它都引用相同的名称。因此，需要在定义模板之前进行定义，以便在阶段1中找到并检查模板。
T::A是一个取决于T的名称。我们在阶段1中可能无法知道那是否是类型。最终在实例化中最终将用作 T的类型甚至还没有定义，即使是这样，我们也不知道哪种类型将用作模板参数。但是我们必须解析语法，以便对格式错误的模板进行宝贵的第一阶段检查。因此，该标准对从属名称有一个规则-编译器必须假定它们是非类型，除非使用 typename进行限定以指定它们是类型，或在某些明确的上下文中使用。例如，在 template <typename T> struct Foo : T::A {};中， T::A用作基类，因此无疑是一种类型。如果使用具有数据成员 Foo而不是嵌套类型A的某种类型实例化 A，则这是执行实例化的代码中的错误(阶段2)，而不是模板中的错误(阶段1)。

但是具有依赖基类的类模板又如何呢？

template <typename T>
struct Foo : Bar<T> {
    Foo() { A *x = 0; }
};

是A从属名称吗？对于基类，任何名称都可以出现在基类中。因此我们可以说A是一个从属名称，并将其视为非类型。这会产生不良影响，即Foo中的每个名称都是依赖的，因此Foo中使用的每个类型(内置类型除外)都必须经过限定。在Foo内部，您必须编写:

typename std::string s = "hello, world";

因为 std::string是从属名称，因此除非另有说明，否则假定为非类型。哎哟!

允许您使用首选代码( return x;)的第二个问题是，即使在 Bar之前定义了 Foo，并且 x不是该定义的成员，但以后有人可以为某种类型 Bar定义 Baz的特殊化，例如 Bar<Baz>确实具有数据成员 x，然后实例化 Foo<Baz>。因此，在该实例化中，您的模板将返回数据成员，而不是返回全局 x。或者相反，如果 Bar的基本模板定义具有 x，则他们可以定义一个没有它的特殊化，您的模板将寻找一个全局 x以 Foo<Baz>返回。我认为这被认为与您所遇到的问题一样令人惊讶和痛苦，但是与引发令人惊讶的错误相反，这是无声的令人惊讶。

为了避免这些问题，该标准实际上表示，除非明确要求，否则不会考虑使用类模板的相关基类。这可以防止一切都因依赖而存在，因为它可以在依赖库中找到。这也会产生您所不希望看到的效果-您必须限定基类中的内容，否则找不到它。有三种使 A依赖的常用方法:

类中的

using Bar<T>::A;-A现在引用Bar<T>中的某些内容，因此是依赖的。

使用时的

Bar<T>::A *x = 0;-再次，A肯定在Bar<T>中。这是乘法，因为未使用typename，因此可能是一个不好的例子，但是我们必须等到实例化才能确定operator*(Bar<T>::A, x)是否返回右值。谁知道，也许是...

使用时的

this->A;-A是成员，因此，如果它不在Foo中，则它必须在基类中，标准再次声明这使其依赖。

两阶段编译既麻烦又困难，并且引入了一些令人惊讶的要求，以增加代码中的多余文字。但是，与民主制不同，它可能是除其他所有人之外最糟糕的做事方式。

您可以合理地辩称，在您的示例中，如果 return x;是基类中的嵌套类型，则 x没有任何意义，因此该语言应(a)表示它是从属名称，(2)将其视为非类型，而您的代码无需 this->即可使用。在某种程度上，您是解决方案所导致的附带损害的受害者，而该问题不适用于您的情况，但仍然存在基类可能会在您的名字下引入阴影全局名称的问题，或者没有您认为的名称他们有，而是找到了一个整体。

您也可能会争辩说，从属名称的默认设置应该相反(假定类型，除非以某种方式指定为对象)，或者默认设置应该对上下文更敏感(在 std::string s = "";中， std::string可以作为类型读取，因为没有别的选择即使 std::string *s = 0;不明确，也具有语法上的意义)。再说一次，我不知道规则是如何达成的。我的猜测是，需要为创建上下文和非类型的上下文创建许多特定规则，从而减少了所需的文本页数。