C++20 中模板对非类型文字参数的部分特化：clang 和 gcc 不同意

Question

在 c++20 中玩弄文字、非类型模板参数，我发现 g++ 和 clang++ 不同意以下代码。

#include <algorithm>

template<size_t N>
struct StringLiteral {
    constexpr StringLiteral(const char (&str)[N]) {
        std::copy_n(str, N, value);
    }
    char value[N];
};

template <typename T, StringLiteral Name>
struct named{};

template <typename T>
struct is_named: std::false_type{};

template <typename T, size_t N, StringLiteral<N> Name>
struct is_named<named<T, Name>>: std::true_type{};

// This will fail with g++
static_assert(is_named<named<int, "ciao">>::value == true);

在 Godbolt 上实时查看：https ://godbolt.org/z/f3afjd

首先也是最重要的，我什至不确定我是否以正确的方式做这件事：它是与泛型StringLiteral<N>类型匹配的方式，还是不是？如果不是，正确的方法是什么？

而且，为什么编译器不同意呢？谁有错误？

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编辑：发现删除size_t N部分特化中的参数使两个编译器都同意，结果是预期的。像这样：

template <typename T, StringLiteral Name>
struct is_named<named<T, Name>>: std::true_type{};

但是，我仍然很好奇我的第一次尝试是否符合标准，以及哪个编译器出错了。

Answer 1

让我们专注于 的部分专业化is_named：

template <typename T, size_t N, StringLiteral<N> Name>
struct is_named<named<T, Name>>: std::true_type{};

并特别尝试回答它是否违反[temp.class.spec.match]/3：

如果由于模板参数列表和模板 id 的结构无法推导出部分特化的模板参数，则程序格式错误。

注意到 Clang 显然不这么认为，并使用主模板的单个模板参数来推导部分特化的所有模板参数。在这种特殊情况下，这些模板参数是那些与其模板参数列表匹配的参数：

• 类型模板参数的模板参数 T
• 非类型模板参数的模板参数 N
• 非类型模板参数的模板参数 Name

根据[temp.deduct.type]/4：

[...] 如果模板参数仅在非推导上下文中使用且未明确指定，则模板参数推导失败。[...]

我们可以打破的问题分解成是否所有三个模板参数T，N和Name部分特的使用在至少一个推导的上下文或没有。

从[temp.deduct.type]/1 开始

可以在几种不同的上下文中推导出模板参数，但在每种情况下，根据模板参数指定的类型（调用它P）与实际类型（调用它A）进行比较，并尝试找到模板参数值（类型参数的类型、非类型参数的值或模板参数的模板）P，在替换推导值（称为推导A）后，将使与 兼容A。

和[temp.deduct.type]/3和（再次）/4：

/3 给定的类型 P 可以由许多其他类型、模板和非类型值组成：

• [...]
• 作为类模板（例如，A<int>）的特化的类型包括特化的模板参数列表所引用的类型、模板和非类型值。[...]

/4 在大多数情况下，用于组合的类型、模板和非类型值P参与模板参数推导。

我们可以不失一般性，考虑实际类型的模板参数为主要模板的单一类型的模板参数（这是我们打算要FO家庭的类型，其偏特适用于本部分），也就是说A，作为named<int, StringLiteral<5>{"ciao"}>。

根据偏特化的模板参数指定的类型，例如P，是named<T, Name>。

• T可以简单地推断，匹配A/ Pas named<int, StringLiteral<5>{"ciao"}>/ named<T, Name>， to int，因为Tinnamed<T, Name>不在非推断上下文中。
• Name类似地不在非推导的上下文中，并且可以推导为StringLiteral<5>{"ciao"}。
• 棘手的部分是N，它不是 的显式部分P，而是通过模板参数隐式地如此Name。然而，在这里我们可以简单地递归地应用演绎规则：Name已被演绎为StringLiteral<5>{"ciao"}，这意味着我们考虑一个新的A/P对StringLiteral<5>/ StringLiteral<N>，其中 N 在不可N演绎的上下文中是非，因此最终可以被演绎为5。

而且，为什么编译器不同意呢？谁有错误？

因此， Clang （以及MSVC）接受您的原始变体是正确的，而 GCC 拒绝它是错误的（拒绝有效错误）。

Clang和MSVC（正确）接受并（错误地）被GCC拒绝的一个更简单的例子是：

template<int N>    struct S {};
template<S s>      struct U {};
template<typename> struct V { V() = delete; };

template <int N, S<N> s>
struct V<U<s>> {};

V<U<S<0>{}>> v{};  
// Expected:   use partial specialization #1
// GCC actual: error (rejects-valid): use of deleted function

我已经使用这个例子提交了一个错误报告：

• 错误 99699 - 通过另一个可推导的结构类型（类模板特化）非类型模板参数推导非类型模板参数的类型推导失败

[...] 删除size_t N部分特化中的参数使两个编译器都同意，[...]

在您的第二个变体中，推导情况不像第一个变体那么复杂，您可以使用类似的分析来查看它是否同样格式良好（部分特化的所有模板参数都是可推导的）。