为什么 GCC 允许私有嵌套模板类/结构从全局模板函数中可见？答案

【问题标题】：Why does GCC allow private nested template classes/structs to be visible from global template functions?为什么 GCC 允许私有嵌套模板类/结构从全局模板函数中可见？
【发布时间】：2010-09-24 06:14:58
【问题描述】：

我不明白为什么在下面的代码中，我被允许创建函数print_private_template，而编译器抱怨print_private_class：

#include <cstdio>

class A
{
    private:
        template <unsigned T>
        struct B
        {

        };

        struct C
        {

        };

    public:
        template <unsigned T>
        B<T> getAb()
        { 
            return B<T>();
        }

        C getAc()
        { 
            return C();
        }
};

template<unsigned T>
void print_private_template(const A::B<T> &ab)
{
    printf("%d\n", T);
}

void print_private_class(const A::C &ac)
{
    printf("something\n");
}

int main(int, char**)
{
    A a;

    print_private_template(a.getAb<42>());

    print_private_class(a.getAc());

    return 0;
}

这是预期的行为吗？编译器错误/扩展？

为了清楚起见，我的目标是让编译器在 both 使用 print_private_template 和 print_private_class 时出错。

【问题讨论】：

两者都在MSVC2008中触发编译器错误

标签： c++ templates private-members

【解决方案1】：

Comeau 确实给出了错误（当您注释掉 print_private_class 函数及其在严格 C++03 模式下的调用时。

ComeauTest.c(31)：错误：类模板“A::B”（在第 7 行声明）不可访问无效 print_private_template(const A::B &ab) ^ 在基于“print_private_template”的实例化期间检测到第 45 行的模板参数

不过，Windows 上的 G++ 4.5 不会使用 -std=c++ -Wall -pedantic 报告任何错误。

您的类A::C 和类模板A::B<T> 都与任何其他普通成员具有相同的可见性。因此，print_private_class 和 print_private_template 都需要诊断。

11.8 嵌套类 [class.access.nest]

1 嵌套类是成员，因此具有与任何其他成员相同的访问权限。的成员封闭类对嵌套类的成员没有特殊的访问权限；通常的访问规则（第 11 条）必须服从。

【讨论】：

我认为我在 GCC 中发现了一个编译器错误？
IIRC，GCC 4.5（我正在使用的）是一个实验版本。执行质量必然存在一些问题。但是，当然可以，您可以继续提交。
我使用的是 GCC 4.4.3，所以我怀疑问题出在你不稳定的版本上。
哇，这似乎是一个非常古老的错误！我可以从 GCC 3.4 及更高版本复制它！不过，GCC 3.3 错误是应该的。
嗯。直到最近，与大多数编译器一起使用内部类一直很痛苦。我看到你已经提交了一个错误（gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=45775 其他人）。希望这个问题很快得到解决！

【解决方案2】：

正如 Dirk Gently 所说，在实例化嵌套在其他（模板）结构/类中的模板结构/类时，GCC 不执行访问控制。

解决此问题的一种方法是将它们封装在非模板结构中：

template<int I> class MyTemplate
{
    struct PT
    {
        template<int, typename = void> struct InnerTemplate;
        // ... specialisations here ...
    };
public:
    typedef typename PT::template InnerTemplate<I>::SomeType SomeType;
};
typedef MyTemplate<1>::PT::InnerTemplate<1> ThisWontWork;

最后一行将编译失败并报错：

error: 'struct MyTemplate<1>::PT' is private within this context

我承认这很难看，尤其是必须使用 PT::template，但它似乎可以有效地阻止客户端实例化他们不打算访问的帮助模板，所以值得一试。

【讨论】：

【解决方案3】：

已针对 GCC 11 修复

十年后... GCC 11 的错误得到了修复：https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=41437#c13（欺骗池中的另一个点之前已由 dirkgently 链接到）。

最小复制：

main.cpp

class Out {
  protected:
    class In {};
};

template <class C>
void f() { Out::In in; }

int main() {
    f<Out>();
}

仍然在 GCC 10.2 中编译并启用所有警告：

g++-10 -ggdb3 -O0 -std=c++11 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.cpp

但在clang++ 10 中正确失败：

void f() { Out::In in; }
                ^
main.cpp:3:11: note: declared protected here
    class In {};
          ^
1 error generated

上述在 GCC 中失败，因为 f 是一个模板函数。

【讨论】：