具有不完整类型的类模板实例化

Question

以下程序是否格式错误？如果是这样，这里进行诊断有什么问题吗？

template <typename T> struct A { int a{sizeof(T)}; };
int main() { sizeof(A<void>); }

Clang 为该代码生成以下专业化 ( clang++ -std=c++20 -Xclang -ast-print -fsyntax-only main.cpp)：

template <typename T> struct A {
    int a {sizeof(T)};
};
template<> struct A<void> {
    int a;
};
int main() {
    sizeof(A<void>);
}

Answer 1

对于类模板来说，里面的定义只有在使用的时候才会被实例化。在示例中：

template <typename T>
struct A {
    int a{sizeof(T)};
};

sizeofto的应用A<void>只需要实例化A并了解数据成员的类型。该表达式sizeof(T)是类型依赖的T并且不是必需的，因此 GCC 和 Clang 都不会在这里实例化它。这是允许的：

类模板特化的隐式实例化导致

• [...]的隐式实例化

类模板特化的隐式实例化不会导致类成员函数的默认参数或 noexcept 说明符的隐式实例化。

- [临时实例]/3

本段中没有列出非静态数据成员的初始化程序，因此到目前为止我们是安全的。该成员实际上将在以下情况下被实例化：

[...] 当在需要成员定义存在的上下文中引用专门化时，或者如果成员定义的存在影响程序的语义，则隐式实例化成员的专门化；

- [临时实例]/4

的定义a及其初始值设定项不必实例化sizeof(A<void>)，因为它不需要存在并且不会影响程序的语义。

但是，如果您创建了类型为 的变量A<void>，则编译器将需要实例化 中的默认成员初始值设定项A，从而使程序格式错误：

int main() {
    sizeof(A<void>); // OK up to this point
    A<void> a;       // ill-formed (GCC issues warning, Clang issues error)
}

注意事项-Xclang -ast-print -fsyntax-only

template<> struct A<void> {
   int a;
};

请注意，您所看到的只是 clang 迄今为止实例化的内容的表示。生成的语法树a根本不包含默认成员初始值设定项。这并不是A<void>一次完全实例化的内容（包括所有成员）的表示，而只是 clang 到目前为止所知道的内容的表示。