朋友声明的复杂范围规则有什么意义？

Question

我最近发现友元声明作用域遵循extremely peculiar rules - 如果您有一个尚未声明的函数或类的friend 声明（定义），它会在紧接的命名空间中自动声明（定义） ,但是对非限定和限定查找是不可见的；但是，朋友 function 声明通过依赖于参数的查找仍然可见。

struct M {
    friend void foo();
    friend void bar(M);
};

void baz() {
    foo();    // error, unqualified lookup cannot find it
    ::foo();  // error, qualified lookup cannot find it
    bar(M()); // ok, thanks to ADL magic
}

如果您查看标准（请参阅 linked answer），他们会竭尽全力启用这种古怪的行为，在具有复杂规则的合格/不合格查找中添加特定例外。最终结果在我看来非常令人困惑¹，还有另一个角落案例要添加到实现中。作为任一

• 要求friend 声明引用现有名称、句号；或
• 允许他们像现在一样声明内容，但不更改普通名称查找（因此，这些名称变得可见，就像在封闭的命名空间中“正常”声明一样）

似乎更容易实现、指定，最重要的是，更容易理解，我想知道：他们为什么要为这个烂摊子烦恼？他们试图涵盖哪些用例？哪些更简单的规则（尤其是与现有行为最相似的第二条）违反了哪些规则？

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1. 例如，在这种特殊情况下

   struct M {
      friend class N;
   };
   N *foo;
   typedef int N;
   

   你会得到comically schizophrenic error messages

   <source>:4:1: error: 'N' does not name a type
    N *foo;
    ^
   <source>:5:13: error: conflicting declaration 'typedef int N'
    typedef int N;
                ^
   <source>:2:17: note: previous declaration as 'class N'
       friend class N;
                    ^
   

   编译器首先声称没有N 这样的东西，但是当您尝试提供冲突的声明时立即停止装傻。

Answer 1

嗯，要回答这个问题，你必须看看 C++ 的另一个主要特性：模板。

考虑这样的模板：

template <class T>
struct magic {
    friend bool do_magic(T*) { return true; }
};

在这样的代码中使用：

bool do_magic(void*) { return false; }

int main() {
    return do_magic((int*)0);
}

退出代码是0 还是1？

嗯，这取决于magic 是否曾在任何可观察到的地方用int 实例化。
至少它会，如果 friend-functions 仅声明为 inline 会被普通的查找规则找到。
而且你不能仅仅通过注入所有可能的东西来解决这个难题，因为模板可以被专门化。

曾有一段时间如此，但被认为“太神奇”和“定义太模糊”而被取缔。

名称注入还存在其他问题，因为它的定义不如预期的那么好。请参阅N0777: An Alternative to Name Injection from Templates 了解更多信息。