C ++ 20 визначення поза класу в шаблоновому класі

До C ++ 20 стандарту C ++, коли ми хотіли визначити позакласного оператора, який використовує деякі приватні члени шаблонного класу, ми будемо використовувати конструкцію, подібну до цього:

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;
}

Оскільки C ++ 20, однак, ми можемо опустити позакласне декларацію, таким чином, і пряму заяву, тому ми можемо піти просто:

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

Тепер моє запитання: яка частина С ++ 20 дозволяє нам це робити? І чому це не було можливо в попередніх стандартах C ++?

Я подав звіт про помилку на баггілу gcc

GCC має помилку.

Пошук імен завжди виконується для імен шаблонів, що з’являються перед a <, навіть коли ім'я, про яке йдеться, - це ім'я, оголошене в декларації (friend, явна спеціалізація або явна інстанція).

Оскільки ім'я operator==в декларації про друге є некваліфікованим іменем і підлягає пошуку імен у шаблоні, застосовуються двофазні правила пошуку імен. У цьому контексті operator==це не залежне ім'я (воно не є частиною виклику функції, тому ADL не застосовується), тому ім'я шукається вгору та пов'язане в точці, де воно з'являється (див. [Temp.nondep] параграф 1). Ваш приклад неправильно сформований, оскільки пошук цього імені не знайде декларації operator==.

Я б очікував, що GCC приймає це в режимі C ++ 20 завдяки P0846R0 , який дозволяє (наприклад) operator==<T>(a, b)використовувати в шаблоні, навіть якщо попереднього оголошення operator==як шаблону не видно.

Ось ще цікавіша перевірка:

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;

З -DWRONG_DECL, GCC та Кланг погоджуються, що ця програма неправильно сформована: некваліфікований пошук для декларації друга №2 в контексті визначення шаблону знаходить декларацію №1, яка не відповідає заявленому другові Foo<int>. Декларація №3 навіть не враховується, оскільки некваліфікований пошук у шаблоні не знаходить її.

З -UWRONG_DECL, GCC (на C ++ 17 і раніше) та Кланг погоджуються, що ця програма неправильно сформована з іншої причини: некваліфікований пошук для operator==лінії №2 нічого не знаходить.

Але, маючи на увазі -UWRONG_DECL, GCC у режимі C ++ 20 вирішує, що нормально, що некваліфікований пошук operator==у №2 не вдається (імовірно, через P0846R0), а потім з'являється, щоб повторити пошук з контексту шаблону шаблону, тепер знаходячи №3, у порушення звичайного правила пошуку двофазних імен для шаблонів.