为什么派生类的朋友不能使用受保护的成员？

Question

[class.access/1] 中的 C++ 标准状态（强调我的）：

一个类的成员可以是

• 私人;也就是说，它的名称只能被声明它的类的成员和朋友使用。
• 受保护；也就是说，它的名称只能由声明它的类的成员和朋友、从该类派生的类、及其朋友使用（参见 [class.protected]）。
• 公开；也就是说，它的名称可以在任何地方使用而不受访问限制。

那么为什么编译器会在下面的 C++ 程序中引发这个错误呢？

#include <iostream>

class B {
  protected:
    static int const i = 1;
};

class D: public B {
  public:
    void f();
    friend void g();
};

void D::f() {
  B b;
  std::cout << b.i;  // OK
}

void g() {
  B b;
  std::cout << b.i;  // error: 'i' is a protected member of 'B'
}

int main() {
  D d;
  d.f();
  g();
  return 0;
}

请注意，受保护的数据成员 B::i 被声明为 static 不受 [class.access/class.protected-1] 中受保护的非静态成员的进一步限制，这将在D::f 成员函数中的b.i 访问也会引发与g 函数中相同的错误。

注意。 — 我在 Clang 9.0.0 编译器上使用 C++ 17。

Answer 1

这似乎是规格问题。我引用的部分与指定 Clang 之后的新正确行为的另一部分不同步（但令人惊讶的是，GCC 和 MSVC 都不是）[class.access/base-5]（强调我的）：

如果在类 N 中命名，成员 m 可在点 R 访问

• m 作为 N 的成员是公开的，或者
• m 作为 N 的成员是私有的，而 R 出现在 N 类的成员或朋友中，或者
• m 作为 N 的成员是受保护的，并且 R 出现在类 N 的成员或朋友中，或在派生自 N 的类 P 的成员中，其中 m 作为 P 的成员是公共的、私有的或受保护的，或

• 存在可在 R 访问的 N 的基类 B，当在类 B 中命名时，m 可在 R 访问。

这里friend没有提到派生类。但它曾经是。由于缺陷报告CWG 1873（强调我的），它已在 C++ 17 中被删除：

受保护的派生类朋友的成员访问

部分：14.2 [class.access.base] 状态：CD4 提交者： 理查德·史密斯日期：2014-02-18

[于 2015 年 5 月移至 DR 会议。]

根据 14.2 [class.access.base] 第 5 段，

如果在类 N 中命名，成员 m 可在点 R 访问

• …
• m 作为 N 的成员受到保护，R 出现在 类 N，或在派生自 N 的类 P 的成员或朋友中，其中 m 作为 P 的成员是公共的、私有的或受保护的，或
• …

通过类 P 授予访问权限令人不安。至少，有 应该是 P 在 R 处可见的限制。或者，这 可以完全删除部分规则；这项规定确实 似乎没有在现有代码中广泛使用，并且此类引用可以 可以很容易地转换为使用 P 而不是 N 来命名成员。

2014 年 6 月会议记录：

CWG 指出，删除好友条款将引入 P 及其朋友的成员函数之间存在不希望的不对称性。 相反，其目的是要求 P 是 R 的完整类型。

2014 年 11 月会议记录：

虽然不对称是不幸的，但 成员函数中的引用和朋友中的引用是 成员函数具体决定了哪个 P 在视野范围内，而 朋友可以通过一个专业化的类成为朋友 类模板，因此需要实例化 否则发生。因此，CWG 决定简单地消除友方案件。

提议的决议，2014 年 11 月：

将 14.2 [class.access.base] 的第 5.3 项更改如下：

如果在类 N 中命名，成员 m 可在点 R 访问

• …
• m 作为 N 的成员受到保护，R 出现在 类 N，或在派生自 N 的类 P 的成员 或朋友中，其中 m 作为 P 的成员是公共的、私有的或受保护的，或
• 存在……

我已在 GitHub 上提交拉取请求以更正此不一致：https://github.com/cplusplus/draft/pull/3672