为什么只有这些CRTP模式之一可以编译？

Question

考虑以下两个带有CRTP模式的代码：

template <typename Derived>
struct Base1 {
    int baz(typename Derived::value_type) { 
        return 42; 
    }
};

struct Foo1 : Base1<Foo1> {
    using value_type = int;
};

template <typename Derived>
struct Base2 {
    auto baz() {
        return typename Derived::value_type {};
    }
};

struct Foo2 : Base2<Foo2> {
    using value_type = int;
};

第一个编译失败，而第二个编译。我的直觉说，它们应该要么编译要么都不编译。现在，如果我们将autoin 替换Base2为显式类型：

template <typename Derived>
struct Base3 {
    typename Derived::value_type baz() {
        return typename Derived::value_type {};
    }
};

struct Foo3 : Base3<Foo3> {
    using value_type = int;
};

它不再编译 ; 但我看不出有什么大不同。这是怎么回事？

---

注意：这是在C ++-Now 2019的David S.Hollman的闪电演讲《关于奇特重复出现的模板模式的想法》中提出的。

Answer 1

类型Foo1仅在结束时完成};

struct Foo1 : Base1<Foo1> {
    // still incomplete
} /* now complete */;

但在Foo1开始定义之前，必须先实例化基类，基类才算完整。

template <typename Derived>
struct Base1 {
    // Here, no type are complete yet

    // function declaration using a member of incomplete type
    int baz(typename Derived::value_type) { 
        return 42; 
    }
};

在基类体内，还没有完整的类。您不能在那里使用嵌套类型名。定义类类型时，声明必须全部有效。

在成员函数体内，情况有所不同。

就像这段代码不起作用一样：

struct S {
    void f(G) {}
    using G = int;
};

但这个还可以：

struct S {
    void f() { G g; }
    using G = int;
};

在成员函数体内，所有类型都被认为是完整的。

那么...auto如果返回类型推导为您无法访问的类型，为什么它会起作用？

auto返回类型确实很特殊，因为它允许向前声明具有推导返回类型的函数，如下所示：

auto foo();

// later

auto foo() {
    return 0;
}

因此，auto 的推导可用于推迟声明中类型的使用，否则这些类型将不完整。

如果auto立即推导，函数体中的类型将不会像规范所暗示的那样完整，因为在定义类型时必须实例化函数体。

至于参数类型，它们也是函数声明的一部分，因此派生类仍然不完整。

虽然您不能使用不完整的类型，但您可以检查推导的参数类型是否确实为typename Derived::value_type。

即使实例化函数接收typename Derived::value_type（当使用正确的参数集调用时），它也仅在实例化点定义。到那时，类型就完成了。

有一些类似于自动返回类型的东西，但是对于参数来说，这意味着一个模板：

template<typename T>
int baz(T) {
    static_assert(std::is_same_v<typename Derived::value_type, T>) 
    return 42; 
}

只要您不直接使用声明内不完整类型的名称，就可以了。您可以使用间接寻址，例如模板或推导的返回类型，这将使​​编译器满意。