朋友声明的复杂范围规则有什么意义？

Question

我最近发现朋友声明范围遵循极其特殊的规则 - 如果你有一个friend函数或一个尚未声明的类的声明(定义),它会在直接封闭的命名空间中自动声明(定义),但它是不可见的不合格和合格的查询; 但是,友元函数声明通过依赖于参数的查找保持可见.

struct M {
    friend void foo();
    friend void bar(M);
};

void baz() {
    foo();    // error, unqualified lookup cannot find it
    ::foo();  // error, qualified lookup cannot find it
    bar(M()); // ok, thanks to ADL magic
}

如果你看一下标准(参见链接的答案),他们就会付出很大的代价来启用这种古怪的行为,在复杂规则的限定/非限定查找中添加一个特定的例外.最终的结果让我感到非常困惑¹,还有另一个案例要添加到实现中.作为

• 要求friend声明引用现有名称,期限; 要么
• 允许他们像现在一样声明东西,但不改变普通的名字查找(因此,这样的名称变得可见,好像在封闭的命名空间中声明为"正常")

似乎更容易实现,指定,最重要的是,理解,我想知道:为什么他们为这个烂摊子烦恼？他们试图覆盖哪些用例？在任何这些更简单的规则下(特别是第二个与现有行为最相似的规则)会破坏什么？

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1. 例如,在这种特殊情况下

   struct M {
      friend class N;
   };
   N *foo;
   typedef int N;
   

   你得到可笑的精神分裂症错误信息

   <source>:4:1: error: 'N' does not name a type
    N *foo;
    ^
   <source>:5:13: error: conflicting declaration 'typedef int N'
    typedef int N;
                ^
   <source>:2:17: note: previous declaration as 'class N'
       friend class N;
                    ^
   

   编译器首先声称没有这样的东西N,但是当你试图提供冲突的声明时立即停止玩愚蠢.

Answer 1

那么,为了回答这个问题,你必须看看C++的另一个主要特性:模板.

考虑一个这样的模板:

template <class T>
struct magic {
    friend bool do_magic(T*) { return true; }
};

在这样的代码中使用:

bool do_magic(void*) { return false; }

int main() {
    return do_magic((int*)0);
}

退出代码是0或者1？

嗯,这取决于是否magic曾在int任何可观察的地方实例化.
至少它会,如果friend- 仅在内联声明的函数将由普通的查找规则找到.
而且你不能通过注入所有可能的东西来打破这个难题,因为模板可以是专用的.

这种情况曾经是一段时间,但被视为"太神奇","太不明确".

名称注入还存在其他问题,因为它没有像希望的那样明确定义.有关详细信息,请参阅N0777:模板中名称注入的替代方法.