C++中模板声明中的范围和默认参数:澄清标准

Question

为了提高对主题的理解，我正在阅读关于模板的C++14标准部分，无意中发现了这个特殊的规则：

§14.1

12在同一范围内，两个不同的声明不应给模板参数默认参数。示例:模板类X；模板类X{/∗.∗/ }；//错误-结束示例

在我(相对不知情的)阅读中，“相同范围”的规范意味着能够从定义模板的地方在不同的范围中声明模板。

根据这篇关于多布斯博士的文章

C++确定了五种作用域:函数、函数原型、本地、命名空间和类。

我的理解是：

• 函数&(我假设函数原型，因为它只将过去的函数扩展到声明)作用域不能包含模板声明
• 本地范围属于函数范围，因此具有与上面相同的限制。
• 在该类声明之外，您不能(重新)声明类的任何成员。

因此，允许在定义的作用域之外声明的潜在奇怪情况(可能使用更改的默认参数，取决于范围！)似乎完全落在了命名空间范围的肩膀上。我做了一些实验：

[柯尔鲁]

命令：

g++ -std=c++1z -O2 -Wall -pedantic -pthread main.cpp && ./a.out

代码：

#include <iostream>

namespace math{ 

    template <int I, int J>
    struct Plus{
        constexpr static int Value_ = I + J;
    };

    template <int I, int J = 5>
    struct Minus; // template declaration.

}

// global-scope template declaration?
//template <int I, int J>
//struct math::Minus; // error: does not name a type (if no declaration @ line 9)
                      // error: invalid use of math::Minus w/o argument list
                      //                             (if declaration @ line 9)


namespace math{

    template <int I, int J>
    struct Minus{
        static int value();
    };

    namespace{ // anonymous namespace

        //template <int I, int J = 5>
        //struct Minus; compiles, but is a declaration of another class,
                       // which I assume hides the math scope class

        // error: incomplete type--I assume this means the above 
        // doesn't declare math::Minus, but math::<anon>::Minus
        //constexpr int twominus5= Minus<2>::value(); 

    } // end anonymous namespace

} // end math namespace

//template <int I, int J>
//class math::Minus; // error: invalid use of math::Minus w/o argument list

template <int I, int J>
int math::Minus<I,J>::value(){return I - J;}


int main()
{
    std::cout 
        << math::Minus<5,1>::value() << std::endl
        << math::Minus<0>::value() << std::endl;
}

输出：

4
-5

...and声明规则似乎符合我在阅读这个标准的小片段之前的预期。很明显，我的理解是错误的。这是因为我最初阅读了c++标准的模板默认参数声明子句，还是我忽略了一些在其本机作用域之外声明模板的方法？

当然，这种语言的一个奇怪的角落(如果它确实存在的话)应该谨慎谨慎地使用，特别是因为它会改变其他部分指定的模板的行为，这取决于最适用的范围(它会引起名称冲突问题吗？在没有默认声明的范围内，如果模板定义的范围中有默认参数，那么一个完全限定的名称会如何解析？)，但这引起了我的好奇心。

不管怎么说，我都会使用别名，因为这对每个人来说都不那么模糊，但正如我前面所说的:我现在很好奇，这是一个我完全没有刻意使用的奇怪的语言特性，还是一个我想象不到的非特性。

Answer 1

我不确定我能完全理解你的想法，但我认为标准只是使用了过于清晰的措辞。这可能是为了澄清不同作用域中的“相同”模板可能具有不同的默认参数。示例：

namespace A
{
    template< int = 42 > struct X;
}

namespace B
{
    template< int = 123 > struct X;

    namespace C
    {
        template< int = 0 > struct X;
    }
}

当然，这些模板并不是同一个模板(即使初学者乍一看可能会这么认为)，但它们是不同的模板。标准的措辞很可能就是为了强调这一点。

可以有不同默认值的一个示例是带有using的模板别名。

#include <iostream>
#include <type_traits>

namespace A
{
    template< int I = 42 >
    struct X { static void f() { std::cout << I << std::endl; } };
}

namespace B
{
    template< int I = 0 >
    using X = A::X< I >; 
}

int main()
{
    A::X<>::f();
    B::X<>::f();
    static_assert( std::is_same< B::X<>, A::X<0> >::value, "Oops" );
}

实例化

这方面的问题是，它一开始看起来与您的描述相匹配，但有趣的是，虽然B::X<>和A::X<0>是相同的类型，但B::X目前并不是与A::X相同的模板。有关详细信息，请参阅这个答案。

不过，有一个DR (CWG第1286期)可以解决这个问题。不同的默认参数OTOH是DR中提到的一个问题，因此即使DR被解决，它也可能不允许不同的默认值。

Answer 2

相同模板的不同作用域中不同的默认参数的一个例子是，当它们在不同的翻译单元中声明时：

// x.hpp
template <class T> class X;

// a.cpp
#include "x.hpp"
template <class T = int> class X;

// b.cpp
#include "x.hpp"
template <class T = float> class X;

在这里，我们有两个转换单元创建两个范围，它们都声明相同的实体(类模板X)。在每个全局范围内，我们都有一个新的X声明，其中包含不同的默认模板参数。这是好的，因为他们在不同的范围。