关于 std::vector 中不完整类型的混淆（或 Clang 错误？）

Question

[vector.overview]/4 中的 C++20 标准状态：

如果分配器满足分配器完整性要求，则在实例化 vector 时可以使用不完整类型 T。 在引用向量的结果特化的任何成员之前，T 应该是完整的。

默认分配器std::allocate确实满足allocator completeness requirements 。 主要问题是“引用”在这种情况下的含义。 我感到困惑的代码是这个的变体：

#include <vector>

class MyClass;

class MyContainer
{ 
        std::vector<MyClass>  member;
};

class MyClass {};

int main()
{}

上面的代码在各种编译器中编译得很好。 如果我明确默认默认构造函数，它仍然可以编译：

#include <vector>

class MyClass;

class MyContainer
{ 
        MyContainer()  = default;
        std::vector<MyClass>  member;
};

class MyClass {};

int main()
{}

但是，当我将默认构造函数定义为“空”时，会发生一些奇怪的事情。 这是代码（ 在编译器资源管理器中）：

#include <vector>

class MyClass;

class MyContainer
{ 
        MyContainer() {};
        std::vector<MyClass>  member;
};

class MyClass {};

int main()
{}

使用此代码：

• C++17 模式下的 GCC 12、Clang 14 和 Clang 15 仍然编译这个
• C++20 模式下的 Clang 15 失败并出现以下错误：

    In file included from <source>:1:
    In file included from /opt/compiler-explorer/gcc-12.2.0/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/12.2.0/../../../../include/c++/12.2.0/vector:64:
    /opt/compiler-explorer/gcc-12.2.0/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/12.2.0/../../../../include/c++/12.2.0/bits/stl_vector.h:367:35: error: arithmetic on a pointer to an incomplete type 'MyClass'
                                                _M_impl._M_end_of_storage - _M_impl._M_start);
                                                ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ^
    /opt/compiler-explorer/gcc-12.2.0/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/12.2.0/../../../../include/c++/12.2.0/bits/stl_vector.h:526:7: note: in instantiation of member function 'std::_Vector_base<MyClass, std::allocator<MyClass>>::~_Vector_base' requested here
                vector() = default;
                ^
    <source>:7:5: note: in defaulted default constructor for 'std::vector<MyClass>' first required here
            MyContainer() {};
            ^
    <source>:3:7: note: forward declaration of 'MyClass'
    class MyClass;

我的第一直觉，只看 Clang 15 错误，是“clang 是正确的”。 默认构造函数确实（隐式）调用std::vector<MyClass>的默认构造函数，并且标准规定只要MyClass不完整就不能引用成员。

但是，我非常确定这不是答案，因为：

• 所有其他编译器（见上文）甚至不发出警告
• Thrift C++ 编译器实际上生成了执行此操作的代码。

所以，我的问题是：这是 Clang 15 错误吗？ 如果是这样，是否（隐含地）调用std::vector<MyClass>的默认构造函数不被视为 [vector.overview]/4 的“参考”？

我确实在 LLVM bug tracker 中搜索了术语“vector”和“incomplete”，但这并没有发现什么，所以如果这是一个已知的 bug，我猜它在std::vector的上下文中是未知的。

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编辑 1：我不认为这是重复的

这是作为两个问题的重复而关闭的，在我看来，这是不正确的。 差异很微妙但相关。 这两个问题是：

std::map::reverse_iterator 在与不完整类型一起使用时不适用于 C++20

• std::map 规范从未说过（与 std::vector 规范相反，参见 [vector.overview]/4）它可以用不完整的类型实例化。 因此，我的问题（使用 std::vector）中的问题与使用 std::map 的问题不同
• 在问题中，有问题的 std::map 的 object 在不完整类型完成之前被实例化——这显然永远行不通。 在我的问题中，根本没有实例化 object 。

C++20 对 reverse_iterator 的哪些更改会破坏此代码？

• 在这里，显式引用了std::vector<incompleteType>的成员（即::reverse_iterator ）。 [vector.overview]/4 显然没有涵盖这一点。 但是，我没有在我的问题中这样做。
• 同样，在类型完成之前实例化了 vector-with-incomplete-type 的 object，这是行不通的，我也不想这样做。

Answer 1

确实，“引用”在这里并不清楚。 我认为这句话可能意味着T应该是完整的，然后再做任何需要对结果特化的任何成员进行定义才能存在的事情。

在第二个例子中

class MyClass;

class MyContainer
{ 
        MyContainer()  = default;
        std::vector<MyClass>  member;
};

class MyClass {};

在编译器实际隐式定义封闭 class, MyContainer的默认构造函数之前，不需要std::vector<MyClass>的默认构造函数的定义。 根据[dcl.fct.def.default]/5的最后一句话，直到第一次使用MyContainer的默认构造函数或需要进行持续评估时，这种情况才会发生：

未定义为已删除的非用户提供的默认 function（即在类中隐式声明或显式默认）在 odr-used ([basic.def.odr]) 或需要进行持续评估时隐式定义 ([ expr.const]).

你的第一个例子，你没有声明任何默认构造函数，你的第二个例子，你在 class 定义中将其声明为默认构造函数，处理方式相似：在这两种情况下，构造函数都是非用户提供的，因此它不会急切地定义。 在这两个示例中， MyContainer都有一个非用户提供的复制构造函数、移动构造函数、复制赋值运算符、移动赋值运算符和析构函数，同样直到需要它们的定义时才定义它们，因此程序避免“引用”任何std::vector<MyClass>的成员。

在第三个例子中，因为构造函数是用户提供的，所以即使从未使用过它也是定义的，并且它的定义隐式调用了std::vector<MyClass>的默认构造函数，即后者被“引用”。

当你违反规则时，就像你在第三个例子中所做的那样，程序就会有未定义的行为。 我知道你尝试过的大多数编译器甚至都不警告你，这似乎非常不友好，但是当你滥用不完整的类型时不需要诊断是有原因的：模板很难以一种不会导致的方式检查完整性更大的问题（尽管我相信 Clang 正在就此问题开展工作）。