模板类中的C ++ 20类外定义

直到C ++的C ++ 20标准，当我们想定义一个使用模板类的一些私有成员的类外运算符时，我们将使用类似于以下的构造：

template <typename T>
class Foo;

template <typename T>
constexpr bool operator==(T lhs, const Foo<T>& rhs);

template <typename T>
class Foo {
public:
    constexpr Foo(T k) : mK(k) {}

    constexpr friend bool operator==<T>(T lhs, const Foo& rhs);

private:
    T mK;
};

template <typename T>
constexpr bool operator==(T lhs, const Foo<T>& rhs) {
    return lhs == rhs.mK;
}

int main() {
    return 1 == Foo<int>(1) ? 0 : 1;
}

但是，从C ++ 20开始，我们可以省略类外声明，因此也可以省略前向声明，因此我们可以避免：

template <typename T>
class Foo {
public:
    constexpr Foo(T k) : mK(k) {}

    constexpr friend bool operator==<T>(T lhs, const Foo& rhs);
private:
    T mK;
};

template <typename T>
constexpr bool operator==(T lhs, const Foo<T>& rhs) {
    return lhs == rhs.mK;
}

Demo

现在，我的问题是，C ++ 20的哪一部分允许我们这样做？为什么在早期的C ++标准中这不可能呢？

我提交了关于gcc的bugzilla 的错误报告

GCC有一个错误。

始终对出现在之前的模板名称执行名称查找<，即使所讨论的名称是在（朋友，显式专门化或显式实例化）声明中声明的名称。

因为operator==好友声明中的名称是不合格名称，并且需要在模板中进行名称查找，所以适用两阶段名称查找规则。在这种情况下，operator==它不是一个从属名称（它不是函数调用的一部分，因此不适用ADL），因此在名称出现的位置对其进行查找和绑定（请参阅[temp.nondep]第1段）。您的示例格式错误，因为此名称查找未找到任何声明operator==。

由于P0846R0，我希望GCC在C ++ 20模式下接受此设置，operator==<T>(a, b)即使在没有预先声明operator==为的情况下，它也允许（例如）在模板中使用。

这是一个更有趣的测试用例：

template <typename T> struct Foo;

#ifdef WRONG_DECL
template <typename T> bool operator==(Foo<T> lhs, int); // #1
#endif

template <typename T> struct Foo {
  friend bool operator==<T>(Foo<T> lhs, float); // #2
};

template <typename T> bool operator==(Foo<T> lhs, float); // #3
Foo<int> f;

与-DWRONG_DECL，GCC和Clang同意，该程序格式错误：在模板定义的上下文中，对好友声明＃2的无条件查找会发现声明＃1，该声明与实例化的好友不匹配Foo<int>。甚至不考虑声明3，因为在模板中找不到不合格的查询。

使用-UWRONG_DECL，GCC（在C ++ 17和更早版本中）和Clang同意，该程序的格式不正确是出于不同的原因：operator==第2行的不合格查找找不到任何内容。

但是，使用-UWRONG_DECL，C ++ 20模式下的GCC似乎可以确定operator==在＃2 中进行不合格的查找失败（可能是由于P0846R0），然后似乎从模板实例化上下文重做了查找，现在在＃3中找到了＃3。违反了模板的常规两阶段名称查找规则。