部分特化类的成员定义

Question

我正在尝试定义部分专用的类模板的成员函数，但不同的编译器对我可以做什么以及为什么可以有截然不同的看法。

让我们慢慢来，从适用于所有主要编译器（all = gcc、clang 和 msvc）的东西开始：

#include <concepts>
#include <type_traits>

template <class T>
concept Integer
= std::is_same_v<T,int> || std::is_same_v<T,unsigned int>;

template <class T>
concept FloatingPoint
= std::is_same_v<T,float> || std::is_same_v<T,double>;


template <class T>
struct Foo
{
    T get() {return 0;}
};

template <Integer T>
struct Foo<T>
{
    T get(){ return 0; }
};

template <FloatingPoint T>
struct Foo<T>
{
    T get(){ return 0; }
};

int main()
{
    Foo<char>().get();
    Foo<int>().get();
    Foo<float>().get();
}

godbolt 示例：gcc、clang、msvc

很酷，但我想将成员函数的声明和定义分开。让我们移动定义一个专门的类。 示例：gcc、clang、msvc。 GCC 和 MSVC 都可以正常工作，但 Clang 无法将成员定义正确匹配到正确的声明。

不用担心，反正我从来没有打算使用 Clang。让我们也尝试将其他专门定义与其声明分开。示例：gcc、clang、msvc。 GCC 继续交付，Clang 给出了更多相同的错误，MSVC 抱怨我重新定义了一个成员......

谁是对的？我对部分模板专业化有基本的误解吗？如何让这个在 MSVC 上运行？

Answer 1

谁是对的？

GCC 接受所有情况是正确的，而 Clang 和 MSVC 拒绝它们是错误的；部分特化的类外定义应通过等效的 template-head:s 与其声明相匹配，其中包括约束（如果有）。

Foo的主模板的template-head不等价于它的两个约束偏特化的template-head，定义因此，主模板不应与其约束特化的成员函数的类外定义冲突。

我对部分模板专业化有基本的误解吗？

不，从这个问题的外观来看不是。

如何让这个在 MSVC 上运行？

由于 MSVC 和 Clang 一样，似乎（目前）在区分 template-head:s 的类外定义时存在问题（特别是在通过约束部分专门化类模板时显示） ，您将需要在使用 MSVC 编译时避免后者（目前）。由于可能没有相关的 MSVC 错误报告，您可能需要考虑提交一份。

---

详情

根据[temp.spec.partial.general]/4，部分专业化可能确实受到限制：

可能会限制部分特化 ([temp.constr])。 [例子 2：

template<typename T> concept C = true;

template<typename T> struct X { };
template<typename T> struct X<T*> { };          // #1
template<C T> struct X<T> { };                  // #2

[...] — 结束示例]

只要the declaration of the primary template precedes it。

我们可能会将您的示例最小化为以下内容：

template <typename>
concept C = true;

template <typename T>
struct S;

template <C T>
struct S<T> { void f(); };

template <C T> 
void S<T>::f() {}

哪个 GCC 接受但 Clang 拒绝

prog.cc:12:12: 错误：来自类 S<T> 的 f 的外线定义没有定义

void S<T>::f() {}
     ~~~~~~^

意思是 Clang 解释类外定义

template <C T> 
void S<T>::f() {}

因为有一个与主模板等效的template-head，这是错误的，因为 template-head 包括 template-parameter:s，而 type-parameter:s 又包括 type-parameter:s type-constraints:s，如果有的话。

template-head:s 的等价性由[temp.over.link]/6 管理，其中包括约束[emphasis mine]：

两个模板头是等价的如果他们的模板参数列表有相同的长度，对应template-parameters 是等效的，并且 都使用 type-constraints 声明，如果任一模板参数使用 type-constraint 声明，则它们是等效的em>，如果任一 template-head 有 requires-clause，它们都有 requires-clauses 和 对应的约束表达式是等价的。

最后，尽管是非规范性的，[temp.mem] 的 示例 2 和

[...] 成员模板可以在其类内部或外部定义 定义或类模板定义。类的成员模板 在其类模板定义之外定义的模板 应使用与类模板等效的 template-head 指定，后跟与类模板等效的 template-head 成员模板（[temp.over.link]）。 [...]

[示例2：

template<typename T> concept C1 = true;
template<typename T> concept C2 = sizeof(T) <= 4;

template<C1 T> struct S {
  template<C2 U> void f(U);
  template<C2 U> void g(U);
};

template<C1 T> template<C2 U>
void S<T>::f(U) { }             // OK
template<C1 T> template<typename U>
void S<T>::g(U) { }             // error: no matching function in S<T>

——结束示例]

和 [temp.class.general] 的示例 2：

[示例2：

// ...

template<typename T> concept C = true;
template<typename T> concept D = true;

template<C T> struct S {
  void f();
  void g();
  void h();
  template<D U> struct Inner;
};

template<C A> void S<A>::f() { }        // OK: template-heads match
template<typename T> void S<T>::g() { } // error: no matching declaration for S<T>

template<typename T> requires C<T>      // ill-formed, no diagnostic required: template-heads are
void S<T>::h() { }                      // functionally equivalent but not equivalent

template<C X> template<D Y>
struct S<X>::Inner { };                 // OK

——结束示例]

显示受约束类模板特化的成员函数的类外定义示例。

这尤其是 Clang 错误：

• Bug 48020 - Defining constrained member function out of line is rejected

我不知道是否有类似的 MSVC 错误报告。