类模板部分特化：编译器错误

Question

这个程序

#include <iostream>

template <int I>
struct A
{
    A() { std::cout << "A<I>()\n"; }
};

template <int I>
struct A<I + 5>
{
    A() { std::cout << "A<I + 5>()\n"; }
};


int main()
{
    return 0;
}

既不是由 gcc HEAD 10.0.0 20190 也不是由 clang HEAD 10.0.0 编译的。

例如 gcc 编译器出现错误

prog.cc:10:8: error: template argument '(I + 5)' involves template parameter(s)
   10 | struct A<I + 5>
      |        ^~~~~~~~

类模板偏特化有错吗？

Answer 1

查看temp.class.spec.match/3，我们有

如果部分特化的模板参数由于其 template-parameter-list 和 template-id 的结构而无法推导出，则程序是错误的-形成。

举个例子

template <int I, int J> struct A {};
template <int I> struct A<I+5, I*2> {};     // error

template <int I> struct A<I, I> {};         // OK

template <int I, int J, int K> struct B {};
template <int I> struct B<I, I*2, 2> {};    // OK

Clang 的错误信息与此相呼应：

error: class template partial specialization contains a template parameter that cannot be deduced; this partial specialization will never be used

（请参阅 @StoryTeller 的回答，了解为什么此推论在您的代码中失败，我不会在这里重复。）

Answer 2

这不是有效的偏特化（尽管错误可能会更好）。我们没有内联的子句如下：

[temp.class.spec]

8 在类模板部分的参数列表中 专业化，以下限制适用：

• 专业化应比主模板更专业化。

“专精不是更专精！？”我想你认为。但事实确实如此。确定哪个“更专业”的规则在[temp.class.order] 中描述。它的要点是我们要考虑两个假设的函数模板重载：

template <int I>
struct A { /* ... */ };

template<int I>
void foo(A<I>); //1

template<int I>
void foo(A<I + 5>); //2

然后我们执行函数模板的重载解析和部分排序。如果＃2 获胜，则它更专业，并且您的声明是合法的。如果没有获胜，则声明无效。部分排序是通过制作一些参数并对一个模板与另一个模板进行模板参数推导来完成的。所以假设我们首先比较第一个和第二个（为了简单起见，我将重命名它们，但它们仍然是重载）：

void foo1(A<0>); -> void foo2(A<I + 5>);

这里的论证推演成功了吗？它没有。 I + 5 是非推断上下文：

[temp.deduct.type]

未推断的上下文是：

5.3 - 一个非类型模板参数或一个绑定在其中的数组 子表达式引用模板参数。

I 引用了一个模板参数，所以I + 5 是一个非推导上下文。因此模板参数推导在这个方向上失败了。

让我们尝试另一个方向。我们再次编造一个论点

void foo2(A<1 + 5>); = void foo2(A<6>);  -> void foo1(A<I>); 

这里的演绎显然成功了。所以根据函数模板偏序的规则，foo1 比foo2 更专业。这意味着我们的主要专业确实比我们的“部分专业化”更加专业化，这使得部分专业化格式不正确。