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，使用下面的代码，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

简短的答案：为了使x为从属名称，以便将查找推迟到知道模板参数之前。

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），然后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（除了隐藏全局 x之外，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，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这里不是从属名称，无论类型为 T，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。在阶段1中，我们可能无法知道那是否是类型。最终在实例化中最终用作 T的类型甚至都尚未定义，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 Foo用具有数据成员 A而不是嵌套类型A的某种类型实例化，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是从属名称，并将其视为非类型。这将产生不良影响，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 Bar是在 Foo之前定义的，并且 x不是该定义的成员，但以后有人可以定义 Bar的特化对于某些 Baz类型，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，则他们可以定义没有它的特殊化，并且您的模板将寻找全局 x以返回 Foo<Baz>。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，该标准实际上规定，除非明确请求，否则不会考虑使用类模板的相关基类。这可以阻止一切都依赖于它，因为它可以在依赖库中找到。它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依赖的常见方法：


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。
Bar<T>::A *x = 0;使用时-同样， 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，标准再次说，这使其成为依赖项。


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）称其为从属名称，（2）将其视为非类型，您的代码无需 this->就可以工作。在某种程度上，您是解决方案所导致的附带损害的受害者，而该问题在您的情况下不适用，但是仍然存在基类可能在您的名字下引入隐藏全局变量的名称，或者没有您认为的名称的问题他们有，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可以理解为类型，因为即使 std::string *s = 0;不明确，也没有其他语法上的意义）。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。