标准库实现是否允许具有与 C++ 标准不同的类定义？

Question

以下代码使用 clang 和 MSVC 成功编译，但在 GCC 6.1.0 中编译失败。

#include <memory>

template<typename R, typename T, typename... Args>
T* test(R(T::*)(Args...) const)
{
    return nullptr;
}

int main()
{
    using T = std::shared_ptr<int>;
    T* p = test(&T::get);
}

带有以下错误信息

prog.cc: In function 'int main()':
prog.cc:13:16: error: invalid conversion from 'std::__shared_ptr<int, (__gnu_cxx::_Lock_policy)2u>*' to 'T* {aka std::shared_ptr<int>*}' [-fpermissive]
     T* p = test(&T::get);
            ~~~~^~~~~~~~~

问题在于 libstdc++ 通过从基类 std::__shared_ptr 继承成员函数 get 来实现 std::shared_ptr。

在C++标准20.8.2.2类模板shared_ptr中，它指定了std::shared_ptr类的类定义以及该类的所有成员函数。

我的问题是，实现是否必须至少在标准类内部提供标准中定义的所有公共类成员？是否允许通过从libstdc++中实现的基类继承来提供成员函数？

Answer 1

标准对类型及其成员的规范是规范性文本，除非它明确另有说明。因此，需要一个实现来遵循……在某种程度上，一个实现需要遵循标准中的任何东西。

这个范围就是“好像”规则。也就是说，只要类型表现得“好像”它按照指定的方式完成，实现就可以做它想做的事情。该标准具有特定语言说明类型可以从任意的、实现提供的基类派生的原因是因为这是用户可以检测到的东西。它是可见的行为（通过隐式转换等），因此标准必须做出例外以允许它。

继承成员几乎与在主类中声明成员相同。事实上，我所知道的唯一区别方法是做你在这里所做的：使用模板参数推导规则。即使您可以将成员指定为Derived::get，但如果它确实来自某个基类，编译器会知道。

然而，[member.functions] 在这里拯救了 GCC。它具有显式语言，允许标准库实现向类添加额外的重载。因此，您在此处使用 std::shared_ptr<int>::get 不是明确定义的行为。事实上，脚注 187 澄清了这一点：

因此，C++ 标准库中类的成员函数的地址具有未指定的类型。

这只是一个脚注，但意图似乎很明确：您不能依赖任何特定的实现来返回任何特定类型的成员指针。即使您对正确的签名应用了强制转换操作，也不能保证它会起作用。

因此，虽然标准库中的类定义是规范文本，但 [member.functions] 清楚地表明，唯一 您可以保证这些定义是您可以使用提供的论据。其他任何事情，比如获取成员指针，都是实现定义的。