为什么未使用的成员模板函数和成员函数声明的隐式实例化类模板实例化失败

Question

这有什么问题：

#include <type_traits>

struct A;

template<typename T>
struct B
{
    template<typename=std::enable_if<std::is_copy_constructible<T>::value>>
    void f1() {}
};

template<typename T>
struct C {};


// Type your code here, or load an example.
int main() {
    // Following fails
    B<A> b;
    // Could use this:
    // b.f1<C>();

    // This complies
    C<A> c;

    return 0;
}

/* This to be in or not doesn't make a difference
struct A
{};
*/

我在这里尝试了这个：https://godbolt.org/z/NkL44s使用不同的编译器：

• x86-64 gcc 9.2：编译
• x86-64 gcc（主干）：失败
• x86-64 clang 6.0.0：编译
• x86-64 clang 7.0.0 及更高版本：失败
• x64 msvc v19.22：编译
• x64 msvc v19.23（内部测试）：失败

那么为什么最近的编译器拒绝这一点呢？实例化

B<A>

时，尚不清楚将以哪种形式使用

f1

或是否会使用它。那么为什么编译器会抱怨它呢？

f1

成员模板函数不是应该只有真正使用时才检查吗？

---

编辑：
正如评论中提到的，我在上面的代码中犯了一个无意的错误：

std::enable_if

应该是

std::enable_if_t

，就像在这个更正的游乐场中一样：https://godbolt.org/z/cyuB3d

这改变了编译器无错误地传递此代码的情况：

• gcc：失败
• 叮当声：失败
• x64 msvc v19.22：编译
• x64 msvc v19.23（内部测试）：失败

但是，问题仍然存在：为什么从未使用过的函数的默认模板参数会导致编译失败？

Answer 1

原因是

std::is_constructible

需要完整的类型：(表42)

模板

template <class T>
struct is_­copy_­constructible;

前提条件

T

应为完整类型、cv void 或未知边界的数组。

未能满足库“应”的要求会导致未定义的行为。

Answer 2

来自 cppreference 于

is_copy_constructible<T>

：

T 应是完整类型、（可能是 cv 限定的）void 或未知边界的数组。否则，行为是未定义的。

所以看起来你在旧的编译器版本中只有普通的 UB，而新的编译器已经足够好告诉你

A

必须是一个完整的类型。

请注意，在 UB 存在的情况下，编译器不需要发出错误，但他们可以这样做，这是一件好事。

Answer 3

实例化类模板

B<A>

时，编译器实例化声明，但不实例化

B<A>::f1

的定义：

类模板特化的隐式实例化导致

• 声明的隐式实例化，但不是定义、非删除类成员函数、成员类、作用域成员枚举、静态数据成员、成员模板和朋友的隐式实例化；和
• [...]

类模板特化的隐式实例化不会导致类成员函数的默认参数或 noexcept 说明符的隐式实例化。

- [临时实例] p3

然而，这仅仅意味着函数体没有被实例化；剩下的就是。 如果

f1

有默认参数，则不会实例化这些参数，但

std::enable_if

是 默认模板参数，因此此例外不适用。

以下内容被实例化：

template<typename = std::enable_if<std::is_copy_constructible<A>::value>>
void f1() {}

默认模板参数格式错误，因为

std::is_copy_constructible

需要：

T

应为完整类型，cv

void

，或未知边界的数组。

解决方案

在 C++20 中，使用尾随的 require 子句和

std::copy_constructible

概念：

void f1() requires std::copy_constructible<T> {}

在 C++17 中：

template<typename U = T>
std::enable_if_t<std::is_copy_constructible_v<U>> f1() {}

这是有效的，因为

std::enable_if_t

依赖于当前函数模板的模板参数，因此 SFINAE 可以按预期发生。

请参阅 std::enable_if 以有条件地编译成员函数了解更多策略。