如何使用非尾随decltype返回类型定义外联类模板成员函数

Question

template <class T>
struct foo {
    int x;
    decltype(x) f1();
};

似乎不可能将f1定义为脱节。 我尝试了以下定义，但它们都不起作用：

template <class T> decltype(x) foo<T>::f1() {}
template <class T> auto foo<T>::f1() -> decltype(x) {}
template <class T> auto foo<T>::f1() { return x; }
template <class T> decltype(std::declval<foo<T>>().x) foo<T>::f1() {}
// This return type is copied from the gcc error message
template <class T> decltype (((foo<T>*)(void)0)->foo<T>::x) foo<T>::f1() {}

这在实际代码中不是问题，因为将f1的类内声明更改为auto f1() -> decltype(x); 允许第二个定义。 但我很困惑为什么会改变什么呢。 是否有可能将原始f1声明为脱离线？

Answer 1

尽管看起来很愚蠢，但我相信以下是正确的：

template <class T>
struct foo {
    int x;
    decltype(x) f1();
};

template <class T>
int foo<T>::f1() { return 0; }

Clang接受了它，但是GCC没有，所以我要说我认为GCC有一个bug。 [ Coliru链接 ]

问题是f1这两个声明是否声明了相同的函数（从技术上讲，同一个类模板的成员函数相同）。 这由[basic.link] / 9管理，根据其中：

两个相同的名称（第6条）和在不同范围内声明的名称应表示相同的变量，函数，类型，模板或名称空间

• 两个名称都有外部链接，否则两个名称都有内部联系，并在同一个翻译单元中声明; 和
• 两个名称都指向同一名称空间的成员或同一类的成员，而不是继承。 和
• 当两个名称都表示函数时，函数的参数类型列表（11.3.5）是相同的; 和
• 当两个名称都表示功能模板时，签名（17.5.6.1）是相同的。

只要返回类型实际上是相同的（因为返回类型是类成员函数模板的签名的一部分，根据[defns.signature.member.templ]），似乎满足要求。 由于foo<T>::x是int ，它们是相同的。

如果x的类型是依赖的，则不会出现这种情况。 例如，当x的声明更改为typename identity<T>::type x;时，GCC和Clang都拒绝该定义typename identity<T>::type x; 。 [ Coliru link ]在这种情况下，[temp.type] / 2适用：

如果表达式e是类型依赖的（17.6.2.2），则decltype( e )表示唯一的依赖类型。 只有当它们的表达式 s是等价的（17.5.6.1）时，两个这样的decltype-specifiers才引用相同的类型。 [ 注意：但是，这种类型可能是别名，例如，通过typedef-name 。 - 结束说明 ]

也许GCC错误地认为x是依赖于类型的（它不应该是）。 但是，本说明提出了一种解决方法：

template <class T>
struct foo {
    int x;
    decltype(x) f1();
    using x_type = decltype(x);
};

template <class T>
typename foo<T>::x_type foo<T>::f1() { return 0; }

这适用于GCC和Clang。 [ Coliru链接 ]

Answer 2

（我作弊......有点）

使用MSVC我点击了该成员函数的“快速操作 - >创建函数声明”并获得了：

template<class T>
decltype(x) foo<T>::f1()
{
    return x;
}