关于 std::vector 中不完整类型的混乱（或 Clang bug？）

Question

C++20 标准在 [vector.overview]/4 中声明：

如果分配器满足分配器完整性要求，则在实例化向量时可以使用不完整类型 T。T 应在引用所得向量专业化的任何成员之前完成。

默认分配器std::allocate确实满足allocator completeness requirements. 主要问题是“引用”在这种情况下意味着什么。我感到困惑的代码是以下代码的变体：

#include <vector>

class MyClass;

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

class MyClass {};

int main()
{}

上面的代码可以在各种编译器中正常编译。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()
{}

然而，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（位于编译器资源管理器）：

#include <vector>

class MyClass;

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

class MyClass {};

int main()
{}

有了这个代码：

• C++17 模式下的 GCC 12、Clang 14 和 Clang 15 仍然可以编译此文件
• 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，只查看 Clang 15 错误，是“clang 是正确的”。默认构造函数确实（隐式）调用 的默认构造函数std::vector<MyClass>，并且标准规定，只要MyClass不完整，就不能引用成员。

然而，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++ 编译器实际上生成的代码正是执行此操作。

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

我确实在LLVM 错误跟踪器中搜索了术语“向量”和“不完整”，但没有找到任何结果，所以如果这是一个已知的错误，我猜它在 的上下文中是未知的std::vector。

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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结束的，在我看来，这是不正确的。差异虽然微妙但相关。这两个问题是：

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

• std::map 规范从未说过（与 std::vector 规范相反，请参阅 [vector.overview]/4）它可以用不完整类型实例化。因此，我的问题（使用 std::vector）中的问题与 std::map 的问题不同
• 在这个问题中，有问题的 std::map 的对象在不完整类型完成之前被实例化 - 这显然永远不会起作用。在我的问题中，根本没有实例化任何对象。

C++20 对reverse_iterator 的哪些更改破坏了此代码？

• std::vector<incompleteType>这里，显式引用了的成员（即::reverse_iterator）。这显然没有被[vector.overview]/4涵盖。但是，我在问题中并没有这样做。
• 同样，不完整类型向量的对象在类型完成之前实例化，这是行不通的，而且我也不想这样做。

Answer 1

确实，这里的“引用”并不清楚。我认为这句话的意思可能是，T在你做任何需要最终专业化的任何成员的定义存在的事情之前，它应该是完整的。

在第二个例子中

class MyClass;

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

class MyClass {};

std::vector<MyClass>在编译器实际隐式定义封闭类 的默认构造函数之前，不需要 的默认构造函数的定义MyContainer。根据[dcl.fct.def.default]/5的最后一句，直到第一次的MyContainer默认构造函数被 odr 使用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函数（即在类中隐式声明或显式默认）在使用 odr ([basic.def.odr]) 或需要常量求值 ([表达式.const]）。

您的第一个示例（您没有声明任何默认构造函数）和第二个示例（您在类定义中将其声明为默认构造函数）的处理方式类似：在这两种情况下，构造函数都不是用户提供的，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，它们同样在需要定义之前才定义，因此程序避免“引用”任何成员的std::vector<MyClass>。

在第三个示例中，由于构造函数是用户提供的，因此即使从未使用过它，它也会被定义，并且其定义隐式调用 的默认构造函数std::vector<MyClass>，即后者被“引用”。

当您违反规则时（如在第三个示例中所做的那样），程序将出现未定义的行为。我知道您尝试过的大多数编译器甚至都没有警告您，这似乎非常不友好，但是当您滥用不完整类型时不需要进行诊断是有原因的：模板很难以不导致错误的方式检查完整性。更大的问题（尽管我相信 Clang 正在针对这个问题开展工作）。