function 模板和缩写 function 模板之间的等效性

Question

_{以下所有标准参考均指当前的 ISO 标准工作草案，于 2020 年 6 月 22 日生成。}

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[dcl.fct]/18指出[摘录，强调我的]：

缩写的 function 模板是具有一个或多个通用参数类型占位符 ([dcl.spec.auto]) 的 function 声明。 An abbreviated function template is equivalent to a function template ([temp.fct]) whose template-parameter-list includes one invented type template-parameter for each generic parameter type placeholder of the function declaration, in order of appearance. [...]

这样 function 声明的以下内容可能是等效的：

template <typename T>
void f(T);

void f(auto);  // re-declaration

然而，我们可能会注意到， [dcl.fct]/18的例子表明

[...]

这些声明在功能上等同于（但不等同于）以下声明。

[...]

可以说（我不确定如何解释这一点）与前面段落中的等价陈述相冲突。

Now, both GCC 10.1.0 and Clang 10.0.0 (as well as GCC:HEAD and Clang:HEAD) have some mixed behavior here. If we declare a function template and later define it (/re-declare it) using a mixed classical function template syntax with abbreviated function template syntax, Clang accepts most cases (defining a previously declared function) whereas GCC rejects all (sees the (attempted ) 重新声明为单独声明的函数，随后在重载解析中出现歧义失败）：

// A1: Clang OK, GCC error
template <typename T>
void a(T);

void a(auto) {}

// B1: Clang OK, GCC error
void b(auto);

template <typename T>
void b(T) {}

// C1: Clang OK, GCC error
template <typename T, typename U>
void c(T, U);

void c(auto, auto) {}

// D1: Clang OK, GCC error
template <typename T, typename U>
void d(T, U);

template <typename T>
void d(T, auto) {}

// E1: Clang error, GCC error
template <typename T>
void e(T, auto);

template <typename T>
void e(auto, T) {}

int main() {
    a(0);      // Clang OK, GCC error.
    b(0);      // Clang OK, GCC error.
    c(0, '0'); // Clang OK, GCC error.
    d(0, '0'); // Clang OK, GCC error.
    e(0, '0'); // Clang error, GCC error.
}

Curiously, if we make the function template a class member function template, both GCC and Clang accepts cases A1 through D1 , but both rejects the final case E1 above:

// A2: OK
struct Sa {
    template <typename T>
    void a(T);
};

void Sa::a(auto) {}

// B2: OK
struct Sb {
    void b(auto);
};

template <typename T>
void Sb::b(T) {}

// C2: OK
struct Sc {
    template <typename T, typename U>
    void c(T, U);
};

void Sc::c(auto, auto) {}

// D2: OK
struct Sd {
    template <typename T, typename U>
    void d(T, U);
};

template <typename T>
void Sd::d(T, auto) {}

// E2: Error
struct Se {
   template <typename T>
   void e(T, auto);
};

template <typename T>
void Se::e(auto, T) {}

带有以下错误消息：

GCC

 error: no declaration matches 'void Se::e(auto:7, T)' note: candidate is: 'template<class T, class auto:6> void Se::e(T, auto:6)'

Clang

 error: out-of-line definition of 'e' does not match any declaration in 'Se'

现在，类型模板参数的名称不需要与 function 模板的重新声明（或定义）保持一致，只需命名通用类型占位符即可。

GCC 的错误消息特别有趣，暗示发明的类型模板参数被视为具体类型而不是泛型类型占位符。

问题：

• GCC 和 Clang 中的哪一个对于案例A1到D1是正确的（分别为拒绝和接受）？ GCC 和 Clang 是否正确拒绝上述案例E2 ？ 什么标准段落（工作草案）明确支持他们？

Answer 1

这个：

 template <typename T> void e(T, auto);

翻译为：

template<typename T, typename U>
void e(T, U);

相比之下，这：

 template <typename T> void e(auto, T) {}

翻译为：

template <typename T, typename U>
void e(U, T) {}

请记住，缩写的 function 模板参数放在模板参数列表的末尾。 因此，由于颠倒了模板参数的顺序，它们并没有声明相同的模板。 第一个声明一个模板，第二个声明并定义一个不同的模板。

您不会因此而得到编译错误，因为第二个定义也是一个声明。 但是，当您使用 class 成员时，成员外定义不是声明。 因此，它们必须具有匹配的成员内声明。 他们没有； 因此错误。

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至于其他，“功能等效（但不等效）”文本是非规范性符号。 您引用的实际规范性文本明确指出这些是“等效的”，而不仅仅是“功能等效”。 而且由于根据[temp.over.link]/7的术语“等效”用于匹配声明和定义，因此在我看来，标准规定 A 到 D 的情况很好。

奇怪的是，这个非规范性文本是由引入规范性文本的同一提案引入的。 但是，它继承了ConceptName auto语法的提议似乎很清楚，它意味着“等效”，而不是“功能等效” 。

因此，就规范性文本而言，一切似乎都很清楚。 但是，非规范性矛盾的存在表明存在编辑问题或规范中的实际缺陷。

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虽然标准本身在措辞方面是明确的并且在规范上是合理的，但这似乎不是标准作者的意图。

P0717引入了“功能等效”的概念，以区别于“等效”。 该提议被接受。 但是，P0717 是在采用 C++20 的概念 TS 的早期引入的。 在该提案中，它特别谈到了简洁的模板语法，并且 EWG 明确投票赞成采用“功能等效”的措辞，而不是概念 TS 的“等效”措辞。

也就是说，P0717 明确指出，委员会打算要求用户使用一致的语法。

但是，Concepts TS 中的简洁模板语法已从 C++20 中删除（或者更确切地说，从未真正添加）。 这意味着任何“功能等效”的措辞都从未出现过，因为该功能从未出现过。

然后发生了 P1141，它添加了缩写模板语法，涵盖了 Concepts TS 简洁模板语法的大部分基础。 但是，尽管 P0717 的作者之一是 P1141 的作者，但显然有人在措辞上犯了错误，没有人注意到它。 这可以解释为什么非规范性文本指出缺乏真正的对等：因为这实际上是委员会的意图。

因此，这很可能是规范性文本中的错误。