NTTP 的结构类型：为什么所有成员都必须是公共的？

Question

在下面的例子中

template<auto V>
struct A {};

struct B {
    constexpr B(int a) : value{a} {}
private:
    int value{0};
};

int main() {
    constexpr B b{0};
    A<b> t2;        
}

成员value必须是公共的才能使类型B结构化以将其用作 NTTP for A.

那么，没有可以用作 NTTP 的具有私有成员的类型吗？这是http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2019/p1907r1.html的真正意图吗？

Answer 1

这是[P1907]的真正意图吗？

P1907 的目的是正确指定在模板参数上下文中两个值等效的含义。在本文之前，等价的概念首先基于<=>( P0732 ) 然后基于==( P1185 )，但是使用这些比较运算符作为基础有很多问题（如论文中所述）。

考虑指针。我们已经有很长一段时间的写作能力了：

template <char const*> struct X { };

而在这里，X<p>并且X<q>是同一类型的，如果指针p和q指向具有静态存储持续时间或两个空指针同一个对象（P1907也允许既要过去最末端的指针或两个相同的子对象的能力）。

现在，考虑一个类型：

struct S {
    char const* b;
    char const* e;
    char const* c;
};

怎么会：

template <S> struct Y { };

工作？此类型具有所有公共成员，因此可以肯定地说它没有不变量 - 任何人都可以修改这些指针中的任何一个以指向任何内容。这些规则是那么Y<s1>和Y<s2>是相同的类型，如果s1.b和s2.b是相同的指针，并且如果s1.e和s2.e是相同的指针，并且如果s1.c和s2.c是相同的指针。三对都是一样的。

现在考虑一个类型：

class String {
private:
    char const* begin_;
    char const* end_;
    char const* capacity_;

public:
    constexpr String();
    constexpr String(char const*);
    constexpr String(String const&);
    constexpr String& operator=(String const&);
    constexpr ~String();
};

这种类型有私有成员，因此，强制执行一些不变量 - 并且可能对“相同”必须意味着什么有不同的理解，而不是简单地“其所有成员都是成对等价的”。实际上，String大致是这样的std::string（忽略 SSO），如果我们采用成员等效的方法，那么我们会遇到以下情况：

template <String> struct Z { };

Z<"hello"s>每次可能会给出不同的类型——因为我们必须分配存储空间来保存字符串，而那些底层指针可能会有所不同。P1907 的一个重要驱动因素是希望最终允许：

template <std::string> struct C;

这C<"hello">不仅在一个翻译单元内始终是相同的类型，而且在所有翻译单元中也始终是相同的类型。并且基于<=>/的机制==不适用于这种情况。并且std::string作为非类型模板参数正确工作的唯一方法是能够有一个自定义机制，其中作者std::string指定等价基于什么——在这种情况下，我们甚至不会看容量指针，它只是基于从begin_到的字符序列end_（不是指针值，指向值）。

那个新机制还不存在（作者已经暗示了operator template），所以在它存在之前有两个选择：

1. 删除所有类类型作为非类型模板参数
2. 提出一种适用于某些类型的默认机制，但不会向其他类型添加不正确的等效概念，即使这会阻止将某些类类型用作非类型模板参数，从这些参数中，成员等效规则是正确的.

我们选择了选项 2，使用“all public”作为进行简单的、按成员的等价的机制......并理解 C++23 将具有这样的机制（如operator template）以允许非类型模板参数类型喜欢std::string，std::vector<char>，std::optional<int>等。