为什么允许使用通用 lambda 而不允许使用模板化方法的嵌套结构？

Question

据我了解 - 通用 lambda 被转换为具有模板化 operator() 的局部作用域结构的对象。这使得通用 lambda 成为非常强大且易于使用的工具。另一方面，可以创建嵌套到函数中的结构，但是当结构具有模板化成员时，例如：

#include <iostream>

int main() {
    struct inner {
    template <class T>
       void operator()(T &&i) { }
    };
    return 0;
}

或自己模板化：

int main() {
    template <class T>
    struct inner {
       void operator()(T &&i) { }
    };
    return 0;
}

编译器好像编译有问题:

error: invalid declaration of member template in local class

and

error: a template declaration cannot appear at block scope

我认为问题出在 C++ 标准中，而不是编译器错误中。允许 lambda 具有模板化成员而不是本地结构的原因是什么？

我找到了 this qustion，但我认为答案有点过时（我认为即使对于 c++11 也是如此）。

Answer 1

I assume the problem lays more in c++ standard

正确。 class 模板的 [temp] 中规定：

A template-declaration can appear only as a namespace scope or class scope declaration.

和 [temp.mem] 成员模板：

A local class of non-closure type shall not have member templates.

What are the reasons lambdas are allowed to have templated members and not the local structures?

因为一旦我们在 C++11 中有了 lambda，人们认为将该概念扩展为具有通用 lambda 将非常有用。有一个proposal for such a language extension, which was revised and revised，被采纳了。

另一方面，目前还没有提出一项提案（据我通过简短搜索得知）阐明在本地 classes 中需要成员模板的动机通用 lambda 不能充分解决这个问题。

如果您觉得这是一个需要解决的重要问题，请在对本地成员模板的重要性提出深思熟虑的动机后，随时 submit a proposal。

Answer 2

这是 core issue 728，它是在通用 lambda 出现之前提交的。

您提到了通用 lambda，它们与具有相应成员 template operator() 的本地类相同。然而，它们实际上不是，差异与实现特性有关。考虑

template <typename T>
class X {
    template <typename>
    void foo() {
        T t;
    }
};

和

template <typename T>
auto bar() {
    return [] (auto) {T t;};
};

用 <void> 实例化这些模板在第一种情况下没问题，但在第二种情况下格式不正确。为什么在第一种情况下很好？ foo 不需要为每个特定的 T 实例化，而只是其中之一（这将是 [temp.res]/(8.1)）。

为什么第二种情况是病式的？通用 lambda 的主体是部分实例化的，使用提供的模板参数。这种部分实例化的原因是......

…the lexical scopes used while processing a function definition are fundamentally transient, which means that delaying instantiation of some portion of a function template definition is hard to support.

(Richard Smith) 我们必须实例化足够多的本地 "template" 以使其独立于本地上下文（包括封闭函数模板的模板参数）。

这也与理由有关 [expr.prim.lambda]/13，它要求实体被 lambda 隐式捕获，如果它......

names the entity in a potentially-evaluated expression ([basic.def.odr]) where the enclosing full-expression depends on a generic lambda parameter declared within the reaching scope of the lambda-expression.

也就是说，如果我有一个像 [=] (auto x) {return (typename decltype(x)::type)a;} 这样的 lambda，其中 a 是来自封闭函数的一些块作用域变量，而不管 x 的成员 typedef 是对于 void 与否，转换将导致捕获 a，因为我们必须在不等待 lambda 调用的情况下决定这一点。有关此问题的讨论，请参阅 original proposal on generic lambdas.

最重要的是，完全推迟成员模板的实例化与（至少一个）主要实现所使用的模型不兼容，并且由于这些是预期的语义，因此未引入该功能。

这是这个限制的最初动机吗？它是在 1994 年 1 月到 5 月之间的某个时候引入的，没有论文涵盖它，所以我们只能从 this paper 对为什么局部类不应该是模板参数的理由中大致了解流行的概念:

Class templates and the classes generated from the template are global scope entities and cannot refer to local scope entities.

也许那时候，有人想亲一口。

为什么允许使用通用 lambda 而不允许使用模板化方法的嵌套结构？

Why generic lambdas are allowed while nested structs with templated methods aren't?

c++

templates

local-class

generic-lambda

c++14