模板参数推导中的替换如何工作？

Question

C++ 标准 14.8.2$7 说：

替换发生在函数类型和模板参数声明中使用的所有类型和表达式中。表达式不仅包括常量表达式，例如出现在数组边界或作为非类型模板参数的常量表达式，还包括sizeof、decltype 和其他允许非常量表达式的上下文中的通用表达式（即非常量表达式） .替换按词汇顺序进行，并在遇到导致演绎失败的条件时停止。 [注意：异常规范中的等效替换仅在异常规范被实例化时进行，此时如果替换导致无效的类型或表达式，则程序是非良构的。 ——尾注]

该标准在这里提供了一个示例：

template <class T> struct A { using X = typename T::X; };
template <class T> typename T::X f(typename A<T>::X);
template <class T> void f(...) { }
template <class T> auto g(typename A<T>::X) -> typename T::X;
template <class T> void g(...) { }

void h() {
  f<int>(0); // OK, substituting return type causes deduction to fail
  g<int>(0); // error, substituting parameter type instantiates A<int>
}

为什么在这里调用g<int>(0) 会出错？尾随返回类型T::X 不会导致替换失败吗？模板函数f和g有什么区别？

Answer 1

重点是，首先，

替换按词法顺序进行，并在出现条件时停止 遇到导致扣减失败的情况

其次，A<int> 定义的实例化会触发硬错误，而不是替换失败，因为这会导致在直接上下文之外实例化格式错误的构造 typename T::X（带有T == int）。 [temp.deduct]/8:

只有在直接上下文中的无效类型和表达式 函数类型及其模板参数类型可以导致 扣减失败。 [ 注意：替换类型的评估 和表达式可能会导致副作用，例如实例化 类模板特化和/或函数模板 专业化，隐式定义函数的生成等。 这种副作用不在“直接背景”中，可能导致 程序格式不正确。 — 尾注 ]

对于有争议的模板，将函数类型中的typename T::X 代入会导致扣除失败（即SFINAE）；替换为typename A<T>::X 会导致硬错误。由于替换是按词法顺序进行的，对于template <class T> typename T::X f(typename A<T>::X);，它首先替换为typename T::X，导致演绎失败，并且不再尝试进一步替换。另一方面，对于template <class T> auto g(typename A<T>::X) -> typename T::X;，它首先替换为typename A<T>::X，这会导致硬错误。