注入的类名可以用作友元声明中的类型名吗？答案

【问题标题】：Can an injected class name be used as a type name in a friend declaration?注入的类名可以用作友元声明中的类型名吗？
【发布时间】：2021-04-29 12:00:55
【问题描述】：

考虑这段代码：

template <typename T>
class Singleton
{
};

class Logger : public Singleton<Logger> {
    friend class Singleton;
};

它在 gcc 和 clang 中编译，但它有效吗？ [temp.local].1 说：

当它与模板参数列表一起使用时，作为模板模板参数的模板参数，或作为朋友类模板声明的详细类型说明符中的最终标识符，它是一个引用类模板本身的模板名称。

粗体部分似乎适用，朋友声明似乎需要类型名称而不是模板名称（参见 [class.friend]）。

是编译器错误还是我误读了标准？

【问题讨论】：

我认为需要friend class Singleton<Logger>; 才能允许模板基类的特定实例化成为朋友，而不是模板的所有可能实例化。跨度>
@RemyLebeau - 结交 all 实例化将是 template <class L> friend class Singleton<L>; - 不是 OP 中的内容。
[temp.local]（作为 [temp.res] 的子部分）主要是关于在模板定义。事实上，如果有人修改您的示例GCC 会立即拒绝该代码。我不确定该部分是否同样适用于非模板中使用的注入类名称。
@StoryTeller-UnslanderMonica your example 落在 [temp.dep]/3。即使a more simple one 也是如此。
粗体部分不适用，因为名称不在“朋友类模板声明”（如template <class> friend class Singleton;）中，只是“朋友类声明”。

标签： c++ language-lawyer class-template friend-class injected-class-name

【解决方案1】：

[temp.local] 中使用继承的所有示例都使用模板派生类，因此需要使用限定名称访问 Base，即 通过派生类，如[temp.local]#example-2：

template <class T> struct Base {
  Base* p;
};

template <class T> struct Derived: public Base<T> {
    typename Derived::Base* p;   // meaning Derived::Base<T>
};

这是为了克服dependent name lookup rules。

规范的这一部分没有非模板派生的示例，但如果派生没有模板化，以下应该也可以：

// same Base as above
struct Derived: public Base<int> {
    Base* p;   // meaning Derived::Base<int>
};

这被解释为：

struct Derived: public Base<int> {
    Derived::Base* p;
};

解释为：

struct Derived: public Base<int> {
    Derived::Base<int>* p;
};

在我们的例子中：

class Logger : public Singleton<Logger> {
    friend class Singleton;
};

等同于：

class Logger : public Singleton<Logger> {
    friend class Logger::Singleton;
};

等同于：

class Logger : public Singleton<Logger> {
    friend class Logger::Singleton<Logger>;
};

需要注意的是，规范中injected-class-name的定义是指：

类名也绑定在类（模板）本身的范围内；这被称为 injected-class-name。

我认为 template 这个词出现在括号中，作为规范的提示 injected-class-name 也可能出现在非模板类中。事实上，它在规范中的其他地方使用，在非模板上下文中，例如 here 和 here。

为了解决这个问题，规范在[dcl.type.simple]#note-1：

在执行类模板参数推导的上下文中，注入的类名永远不会被解释为模板名（[temp.local]）。

所以，我会说您的代码符合规范。

请注意，[temp.local]#example-1 指的是编译器不会将class Y 视为Y<int> 而是视为::Y 的情况：

template<template<class> class T> class A { };
template<class T> class Y;
template<> class Y<int> {
  Y* p;                                 // meaning Y<int>
  Y<char>* q;                           // meaning Y<char>
  A<Y>* a;                              // meaning A<::Y>
  class B {
    template<class> friend class Y;     // meaning ::Y
  };
};

最后一个例子也适用于我们的例子，用于声明所有类型的 Singleton 都已成为朋友：

class Logger : public Singleton<Logger> {
    template<class> friend class Singleton; // refers to ::Singleton
};

但由于old reappearing bug in GCC，上述内容无法在 GCC 中编译。

要克服 GCC 错误，可以使用更详细的选项：

class Logger : public Singleton<Logger> {
    template<class> friend class ::Singleton; // OK with GCC and Clang
};

要玩的代码：https://godbolt.org/z/Mcez17

【讨论】：

这个答案没有解决 [temp.local] 中引用的句子。
它指的是朋友类模板声明，你的情况是朋友类声明。

【解决方案2】：

当它与模板参数列表一起使用时，作为模板模板参数的模板参数，或作为朋友类模板声明的详细类型说明符中的最终标识符，它是一个引用类模板本身的模板名称。

粗体条件不适用于示例，因为名称出现在友元类声明中，而不是友元类模板声明中。

粗体部分适用的类似代码：

template <typename T>
class Singleton
{
};

class Logger : public Singleton<Logger> {
    template <typename> friend class Singleton;
};

friend 类模板声明重新声明类模板Singleton 并使其成为friend。与类模板的第一个声明相同的语法也是合法的（请参阅the example in [temp.friend]/1.4，其中类模板frd 被声明并成为朋友），但第一个声明不能是注入类名的实例。

【讨论】：