友元声明的复杂范围规则有什么意义？

Question

我最近发现 friend 声明作用域遵循 extremely peculiar rules - 如果您有函数的 friend 声明（定义）或尚未声明的 class，它是在紧邻的命名空间中自动声明（定义），但它对于非限定和限定查找是不可见的；但是，friend function 声明通过参数相关的查找仍然可见。

struct M {
    friend void foo();
    friend void bar(M);
};

void baz() {
    foo();    // error, unqualified lookup cannot find it
    ::foo();  // error, qualified lookup cannot find it
    bar(M()); // ok, thanks to ADL magic
}

如果您查看标准（请参阅 linked answer），他们会竭尽全力启用这种古怪的行为，在 qualified/non 符合条件的复杂查找中添加特定的例外。在我看来，最终结果非常令人困惑¹，还有一个要添加到实现中的极端情况。作为

要求friend 声明引用现有名称、句点；或者
允许他们像现在这样声明东西，但不改变普通的名称查找（因此，这些名称变得可见，就像在封闭的命名空间中声明 "normally" 一样）

似乎更容易实施、指定，最重要的是，更容易理解，我想知道：他们为什么要为这个烂摊子烦恼？他们试图涵盖哪些用例？这些更简单的规则（特别是第二条，与现有行为最相似）违反了什么？

例如，在这种特殊情况下

struct M {
   friend class N;
};
N *foo;
typedef int N;

你得到comically schizophrenic error messages

<source>:4:1: error: 'N' does not name a type
 N *foo;
 ^
<source>:5:13: error: conflicting declaration 'typedef int N'
 typedef int N;
             ^
<source>:2:17: note: previous declaration as 'class N'
    friend class N;
                 ^

编译器首先声称不存在 N 这样的东西，但当您尝试提供冲突的声明时立即停止装傻。

Answer 1

嗯，要回答这个问题，您必须了解 C++ 的另一个主要功能：模板。

考虑这样的模板：

template <class T>
struct magic {
    friend bool do_magic(T*) { return true; }
};

在这样的代码中使用：

bool do_magic(void*) { return false; }

int main() {
    return do_magic((int*)0);
}

退出代码是 0 还是 1？

好吧，这取决于 magic 是否曾经在任何可观察到的地方用 int 实例化。
至少它会，如果 friend - 仅声明为内联的函数会被普通查找规则找到。
而且你不能通过注入所有可能的东西来解决这个难题，因为模板可以专门化。

曾经是这种情况，但被取缔为 "too magic"，"too ill-defined"。

名称注入还有其他问题，因为它几乎没有像希望的那样定义明确。有关更多信息，请参阅 N0777: An Alternative to Name Injection from Templates。

友元声明的复杂范围规则有什么意义？

What is the point of the complicated scoping rules for friend declarations?

c++

friend

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