注入的类名可以用作友元声明中的类型名吗？

编程问答 2022-05-28

问题描述

考虑这个代码：

template <typename T>
class Singleton
{
};

class Logger : public Singleton<Logger> {
    friend class Singleton;
};

它在 gcc 和 clang 中编译，但它有效吗？ [temp.local].1 说：

当它与模板参数列表一起使用时，作为模板模板参数的模板参数，或作为朋友类模板声明的详细类型说明符中的最终标识符，它是指类模板本身的模板名称。

粗体部分似乎适用，并且朋友声明似乎需要类型名称而不是模板名称（参见 [class.friend]）。

是编译器错误还是我误读了标准？

解决方法

[temp.local] 中所有使用继承的示例都使用模板派生类，因此需要使用限定名称访问 Base，即通过 Derived，如[temp.local]#example-2：

template <class T> struct Base {
  Base* p;
};

template <class T> struct Derived: public Base<T> {
    typename Derived::Base* p;   // meaning Derived​::​Base<T>
};

这是为了克服dependent name lookup rules。

在规范的这一部分中没有非模板派生的示例，但如果派生不是模板化的，则以下内容也应该适用：

// same Base as above
struct Derived: public Base<int> {
    Base* p;   // meaning Derived​::​Base<int>
};

这被解释为：

struct Derived: public Base<int> {
    Derived::Base* p;
};

解释为：

struct Derived: public Base<int> {
    Derived::Base<int>* p;
};

在我们的例子中：

class Logger : public Singleton<Logger> {
    friend class Singleton;
};

等同于：

class Logger : public Singleton<Logger> {
    friend class Logger::Singleton;
};

同：

class Logger : public Singleton<Logger> {
    friend class Logger::Singleton<Logger>;
};

需要注意的是，injected-class-name规范中的定义是指：

class-name 也绑定在类（模板）本身的范围内；这被称为注入类名称。

我认为 template 一词出现在括号中，作为规范的提示，injected-class-name 也可能出现在非模板化类中。事实上，它在规范的其他地方使用，在非模板上下文中，例如 here 和 here。

为了结束这一点，规范在 [dcl.type.simple]#note-1 处添加：

在执行类模板参数推导的上下文中，注入的类名永远不会被解释为模板名（[temp.local]）。

所以，我会说您的代码符合规范。

请注意，[temp.local]#example-1 指的是编译器不会将 class Y 视为 Y<int> 而是将其视为 ::Y 的情况：

template<template<class> class T> class A { };
template<class T> class Y;
template<> class Y<int> {
  Y* p;                                 // meaning Y<int>
  Y<char>* q;                           // meaning Y<char>
  A<Y>* a;                              // meaning A<​::​Y>
  class B {
    template<class> friend class Y;     // meaning ​::​Y
  };
};

最后一个例子也适用于我们的例子，用于声明所有类型的单身人士成为朋友：

class Logger : public Singleton<Logger> {
    template<class> friend class Singleton; // refers to ::Singleton
};

然而，由于 old reappearing bug in GCC，上述内容无法在 GCC 中编译。

要克服 GCC 错误，可以使用更详细的选项：

class Logger : public Singleton<Logger> {
    template<class> friend class ::Singleton; // OK with GCC and Clang
};

要玩的代码：https://godbolt.org/z/Mcez17

,

当它与模板参数列表一起使用时，作为模板模板参数的模板参数，或作为朋友类模板声明的详细类型说明符中的最终标识符，它是指类模板本身的模板名称。

粗体条件不适用于示例，因为名称出现在友元类声明中，而不是友元类模板声明中。

粗体部分适用的类似代码：

template <typename T>
class Singleton
{
};

class Logger : public Singleton<Logger> {
    template <typename> friend class Singleton;
};

友元类模板声明重新声明类模板 Singleton 并使其成为友元。相同的语法作为类模板的第一个声明也是合法的（参见 the example in [temp.friend]/1.4 其中类模板 frd 被声明和成为朋友），但第一个声明不能是注入的类名的实例.

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