是否实例化了模板类的非模板朋友？

Question

请考虑以下代码：

//Allows to automatically define post in/de-crement operators from their pre- version
template<typename T>
struct Arithmetic
{
    //Not a template?
    friend constexpr auto operator++(T& l, int)
    { auto old = l; ++l; return old; }


    friend constexpr auto operator--(T& l, int)
    { auto old = l; --l; return old; }
};

//Only defines increment
struct Foo : Arithmetic<Foo>
{
    int val;
    Foo& operator++() { ++val; return *this; }
};


int main(int argc, char* argv[])
{
    Foo f;
    f.val = 12;
    ++f;
    f++;

    return 0;
}

如果我尝试“手动”（在Arithmetic之外）定义减量运算符，则会在--l;上收到错误消息，因为未定义减量运算符。由于模板类的非模板朋友显然不被认为是模板函数，因此我期待相同的行为。

但实际上，代码对于C ++ 17编译就很好（至少在msvc和gcc上）。为什么呢？这种功能是否仍然是非模板功能的一种特殊情况？

标准的哪些部分允许或阻止我这样做？

Answer 1

模板类中定义的非模板朋友功能是模板化实体。

摘自C ++ 20标准（13.1序言）

8模板化实体是

（（8.1）-模板，

（8.2）-在模板中定义（6.2）或创建（6.7.7）的实体实体，

（（8.3）-模板实体的成员，

（8.4）—作为模板实体的枚举的枚举，或

（8.5）-lambda表达式（7.5.5.1）的闭合类型出现在模板实体的声明

[注：局部类，局部变量，或定义的朋友函数在模板化实体中是模板化实体。 —尾注]

在需要时被实例化。所以在这个类中定义

//Only defines increment
struct Foo : Arithmetic<Foo>
{
    int val;
    Foo& operator++() { ++val; return *this; }
};

模板实体

friend constexpr auto operator--(T& l, int)
{ auto old = l; --l; return old; }

未实例化。

[当朋友函数仅在模板类struct Arithmetic中声明，并且在类的外部对其进行专门化时定义，则编译器将发出错误，因为运算符--l未在class Foo中声明。

Answer 2

[如果我尝试手动定义递减运算符（在算术之外，则会在--l上出现错误；

那些确实不是模板功能，因此您必须手动提供每个T的功能，此处为Foo的版本：

constexpr auto operator--(Foo& l, int)
{
    auto old = l; --l; return old;
}