Question

模板类的特殊成员函数（具体来说，复制/移动构造函数和复制/移动赋值运算符）何时实例化？一旦类本身被实例化，或者仅在需要它们时？

出现以下情况：

template <class T, class U>
struct pair
{
    T first;                 
    U second;                

    pair() : first(), second() {}

    pair(const pair&) = default;
};

struct S
{
    S() {}
    S(const S&) = delete;
    S(S&&) = default;
};

int main()
{
    pair<int, S> p;
}

Clang拒绝编译此代码，但有以下错误：

test.cpp:9:5: error: the parameter for this explicitly-defaulted copy constructor is const, but a member or base requires it to be
      non-const
    pair(const pair&) = default;
    ^
test.cpp:21:18: note: in instantiation of template class 'pair<int, S>' requested here
    pair<int, S> p;
                 ^

建议在实例化类后立即尝试实例化复制构造函数。

然而，GCC编译代码很好，表明它只会在实际需要时尝试实例化复制构造函数。

哪种编译器的行为是正确的？

（赋值算子表现出类似的差异。）

更新：这与此示例中pair的复制构造函数为default的事实有关，因为如果我将其定义更改为

pair(const pair& p) : first(p.first), second(p.second) {}

然后代码也传递了clang。

Answer 1

查看当前C ++ 11标准的第14.7.1节。引用草案的n3242版本：

类模板特化的隐式实例化导致声明的隐式实例化，但不是类成员函数的定义或默认参数，成员类，静态数据成员和成员模板;而且它导致成员定义的隐式实例化匿名工会。除非是类模板或成员的成员模板已被显式实例化或明确专门化，当成员的专业化被隐式地实例化时在需要成员的上下文中引用特化定义存在;特别是初始化（和任何除非发生静态数据成员的相关副作用静态数据成员本身以需要的方式使用要存在的静态数据成员的定义。

因此，这意味着，当您使用类作为上面的类型时，仅使用它实例化声明。因此，不应实例化复制构造函数的实际（默认）实现，因为在上面的代码中不需要它。所以GCC正确处理这个问题，而Clang却没有。

此外，您的编辑建议，Clang过早地为默认复制构造函数生成实现，因为您的直接实现的复制构造函数也是错误的（您不能像调用S那样调用复制构造函数你自己的实现）。由于默认的实现和您的实现在各方面都应该是相同的（包括实例化的时间），我认为这是一个铿锵的错误。

Answer 2

标准的相关段落是[dcl.fct.def.default] / 1：

明确默认的功能 [...] 具有相同的声明函数类型（可能不同的ref限定符除外，在复制构造函数或复制赋值运算符的情况下，参数类型可以是“引用非const T”，其中{{ 1}}是成员函数类的名称），好像它已被隐式声明

即使从未使用过默认功能，此规则也适用。现在，[class.copy] / 9说：

隐式声明的复制构造函数将具有
形式
T

如果[{1}}的所有非静态数据成员都是类类型X::X(const X&) [...]，则每个这样的类类型都有一个复制构造函数，参数的类型为X或M。

否则隐式声明的复制构造函数将具有
形式
const M&

因此，这样的例子是不正确的（并且应该产生你所看到的诊断）：

const volatile M&

但是，在您的示例中，此规则不适用。由于clang bug（已经修复），删除的拷贝构造函数被错误地认为具有非const参数类型，导致此错误。

什么时候模板类的特殊成员函数被实例化？

2 个答案: