为什么以后不能在模板函数中添加默认参数？

Question

C++ 标准第 8.3.6.4 节这样说

对于非模板函数，可以在以后添加默认参数 同一范围内的函数声明。 [...]

但我的问题是，为什么模板函数不允许使用它？不允许在模板函数的相同范围内的后续声明中添加默认参数的理由是什么？

考虑这个编译良好的程序。 （非模板函数）（见现场演示here.）

#include <iostream>

int f(int a,int b,int c=3);
int f(int a,int b=9,int c); // default argument in middle, ok allowed

int main()
{
    f(3);
    f(3,6);
    f(3,6,9);
    return 0;
}

int f(int a,int b,int c)
{
    std::cout<<a<<' '<<b<<' '<<c<<'\n';
    return 0;
}

但以下编译失败。 （模板函数）（见现场演示here.）

#include <iostream>

template <typename T> 
void f(T a,int b,int c=3);
template <typename T> 
void f(T a,int b=9,int c); // compiler error why???

int main()
{
    f(3);
    f(3,6);
    f(3,6,9);
    return 0;
}

template <typename T> 
void f(T a,int b,int c)
{
    std::cout<<a<<' '<<b<<' '<<c<<'\n';
} 

Answer 1

这是在标准化过程的早期添加的历史限制（它在 C++98 中存在，但在 ARM 中没有）。

我不记得确切的原因（我的同事也不记得，在做出决定时他几乎肯定在场）。不过，我猜……

当时，一体式编译器通过解析重放标记来实例化模板。一些几乎没有解析过的模板。考虑：

template<class T> struct S {
  T f(T);  // (1)
};
template<class T> T S<T>::f(T p = 42) { return p; }  // (2)
S<int> s;  // Causes the "real" parsing of (1), but not (2).
int r = s.f();  // (3)

在解析调用 (3) 时，旧编译器因此通常只能访问实例化的声明 (1)，而 (2) 仍未真正解析（只是标记缓冲）。因此，此类编译器不知道 (3) 中添加的默认参数。

怀疑是谨慎导致委员会因此决定更普遍地禁止在模板中添加默认参数。

今天，这种限制可能（技术上）不太合理，因为其他标准要求已经导致需要以通用形式解析模板（尽管，例如，MSVC 仍然不这样做 AFAICT）。也就是说，实现起来可能还是有点麻烦，因为默认参数现在可能必须在各种不同的上下文中实例化。

Answer 2

因为这根本不可能。

为了实现你的目标，编译器必须实现一个函数，给定两个模板函数，返回它们是否是同一个函数。问题是这个函数无法实现。

对于常规的非模板函数，这是一个糟糕的想法，但仍然可行，因为您只需匹配参数类型并完成工作。

不幸的是，对于模板函数，这变得……更加棘手。考虑：

template<typename T> void f(T t);
template<typename U> std::enable_if_t<std::is_same<U, int>::value> f(U u = U());

您可以看到他们可能声明了相同的函数，如果 T 是 int。否则，他们不会。与默认模板参数和类似事物的交互存在更多问题，但长话短说，这对于模板来说是无法确定的。