Variadic 模板仅在前向声明时编译

Question

我有一个继承自所有模板参数的可变参数模板：

template <typename... Ts>
struct derived : Ts...
{
};

我还想有一个工具来表达 "existing derived with added template arguments" 的类型。我的尝试是：

// Do not ODR-use (goes in namespace impl or similar)!
template<class ... NewInputs, class ... ExistingInputs>
auto addedHelper(const derived<ExistingInputs...>&)
    -> derived<ExistingInputs..., NewInputs...>;

template<class ExistingInput, class ... NewInputs>
using Added = decltype(addedHelper<NewInputs...>(std::declval<ExistingInput>()));

举个简单的例子，Added<derived<A, B>, C>应该是derived<A, B, C>。我使用辅助函数进行第一个参数包的模板参数推导。

我的问题：出于某种原因，如果 derived 已被前向声明，我可以成功地将其用于不完整的类型，但不是如果它已被定义。

为什么这个代码not compile:

#include <utility>

template <typename... Ts>
struct derived : Ts...
{};

template<class ... NewInputs, class ... ExistingInputs>
auto addedHelper(const derived<ExistingInputs...>&)
    -> derived<ExistingInputs..., NewInputs...>;

template<class ExistingInput, class ... NewInputs>
using Added = decltype(addedHelper<NewInputs...>(std::declval<ExistingInput>()));


struct A;
struct B;
struct C;

// Goal: This forward declaration should work (with incomplete A, B, C).
auto test(derived<A, B> in) -> Added<decltype(in), C>;


struct A {};
struct B {};
struct C {};

void foo()
{
    auto abc = test({});

    static_assert(std::is_same_v<decltype(abc), derived<A, B, C>>, "Pass");
}

而此代码 does compile:

#include <utility>

template <typename... Ts>
struct derived;


template<class ... NewInputs, class ... ExistingInputs>
auto addedHelper(const derived<ExistingInputs...>&)
    -> derived<ExistingInputs..., NewInputs...>;

template<class ExistingInput, class ... NewInputs>
using Added = decltype(addedHelper<NewInputs...>(std::declval<ExistingInput>()));


struct A;
struct B;
struct C;

// Goal: This forward declaration should work (with incomplete A, B, C).
auto test(derived<A, B> in) -> Added<decltype(in), C>;


template <typename... Ts>
struct derived : Ts...
{};


struct A {};
struct B {};
struct C {};

void foo()
{
    auto abc = test({});

    static_assert(std::is_same_v<decltype(abc), derived<A, B, C>>, "Pass");
}

为方便起见，这里同时列出两种情况（评论in/out #define FORWARD_DECLARED）：https://godbolt.org/z/7gM52j

我不明白代码怎么可能通过用各自的定义替换前向声明而变得非法（否则稍后会出现）。

Answer 1

hits the nail on the head: the problem here is ADL. It's actually the same problem I ran into .

问题是这样的：我们这里有一个不合格的调用：

template<class ExistingInput, class ... NewInputs>
using Added = decltype(addedHelper<NewInputs...>(std::declval<ExistingInput>()));
//                     ^^^^^^^^^^^

我们知道它是一个函数模板，因为我们在使用常规查找时发现它，所以我们不必处理整个 "is < an operator or a template introducer" 问题。但是，因为它是一个不合格的调用，我们也必须执行 argument-dependent 查找。

ADL 需要查看所有参数的关联命名空间，这看起来很好 - 我们不需要完整的类型。但是 ADL 还需要查找类中定义的潜在友元函数和函数模板。毕竟，这需要工作：

struct X {
    friend void foo(X) { }
};
foo(X{}); // must work, call the hidden friend defined within X

因此，在我们的调用中：

auto test(derived<A, B> in) -> Added<decltype(in), C>;

我们必须实例化derived<A, B>...但是那个类型继承自两个不完整的类，我们不能这样做。这就是问题所在，这就是我们失败的地方。

这就是前向声明版本有效的原因。 template <typename... T> struct derived; 是不完整的，所以只是试图在它的内部查找友元函数，却一无所获——我们不需要实例化任何其他东西。

同样，derived 已完成但实际上并未派生任何内容的版本也可以使用。

谢天谢地，根据 Evg 的建议，这在这种情况下是可以解决的。拨打合格电话：

template<class ExistingInput, class ... NewInputs>
using Added = decltype(::addedHelper<NewInputs...>(std::declval<ExistingInput>()));

这避免了您甚至不想要的 ADL。最好的情况是，您避免做对您没有好处的事情。糟糕的情况，您的代码无法编译。邪恶的情况，对于某些输入，您不小心调用了完全不同的函数。

或者只使用 Boost.Mp11 的 mp_push_back

Variadic 模板仅在前向声明时编译

Variadic template only compiles when forward declared

c++

forward-declaration

language-lawyer

variadic-templates

c++17