原型与 decltype 和 auto 不匹配

Question

考虑以下类：

class MyClass
{
    int _id;
public:
    decltype(_id) getId();
};

decltype(MyClass::_id) MyClass::getId()
{
    return _id;
}

它编译得很好。

但是，当我用它制作模板类时：

template <class T>
class MyClass
{
    int _id;
public:
    decltype(_id) getId();
};

template <class T>
decltype(MyClass<T>::_id) MyClass<T>::getId()
{
    return _id;
}

我明白了：

test.cpp:10:27: error: prototype for 'decltype (MyClass<T>::_id) MyClass<T>::getId()' does not match any in class 'MyClass<T>'
 decltype(MyClass<T>::_id) MyClass<T>::getId()                                                                                
                           ^
test.cpp:6:19: error: candidate is: decltype (((MyClass<T>*)(void)0)->MyClass<T>::_id) MyClass<T>::getId()
     decltype(_id) getId();
                   ^

为什么会这样？
为什么会有不同的类型

• decltype (MyClass<T>::_id) MyClass<T>::getId()
• decltype (((MyClass<T>*)(void)0)->MyClass<T>::_id)

我可以通过在类中定义主体来解决它：

template <class T>
class MyClass
{
    int _id;
public:
    decltype(_id) getId() { return _id; }
};

尾随返回类型也有类似的问题：

template <class T>
class MyClass
{
    int _id;
public:
    auto getId() -> decltype(_id);
};

template <class T>
auto MyClass<T>::getId() -> decltype(MyClass<T>::_id)
{
    return _id;
}

错误：

test.cpp:10:6: error: prototype for 'decltype (MyClass<T>::_id) MyClass<T>::getId()' does not match any in class 'MyClass<T>'
 auto MyClass<T>::getId() -> decltype(MyClass<T>::_id)
      ^
test.cpp:6:10: error: candidate is: decltype (((MyClass<T>*)this)->MyClass<T>::_id) MyClass<T>::getId()
     auto getId() -> decltype(_id);
          ^

• decltype (MyClass<T>::_id) MyClass<T>::getId()
• decltype (((MyClass<T>*)this)->MyClass<T>::_id) MyClass<T>::getId()

g++ 5.3.0

Answer 1

根据草案标准N4582§5.1.1/p13 General [expr.prim.general]（Emphasis Mine）：

表示非静态数据成员或非静态的 id 表达式 只能使用类的成员函数：

(13.1) — 作为类成员访问 (5.2.5) 的一部分，其中对象 表达式引用成员的类⁶³ 或类 派生自该类，或

(13.2) — 形成一个指向成员 (5.3.1) 的指针，或

(13.3) — 如果该 id 表达式表示一个非静态数据成员并且它 出现在未计算的操作数中。 [示例：

struct S {
int m;
};
int i = sizeof(S::m); // OK
int j = sizeof(S::m + 42); // OK

—结束示例]

_{63) 这也适用于对象表达式是隐式的 (*this) (9.3.1).}

同样来自 §7.1.6.2/p4 简单类型说明符 [dcl.type.simple]（Emphasis Mine）：

对于表达式e，decltype(e) 表示的类型定义为 如下：

(4.1) — 如果 e 是一个未加括号的 id 表达式或未加括号的 类成员访问（5.2.5），decltype(e)是实体的类型 由 e 命名。如果没有这样的实体，或者如果 e 命名了一组 函数重载，程序格式不正确；

(4.2) — 否则，如果 e 是 xvalue，decltype(e) 是 T&&，其中 T 是e 的类型；

(4.3) — 否则，如果 e 是左值，decltype(e) 是 T&，其中 T 是e的类型；

(4.4) — 否则，decltype(e) 是 e 的类型。

decltype 说明符的操作数是未计算的操作数（第 5 条）。

[示例：

const int&& foo();
int i;
struct A { double x; };
const A* a = new A();
decltype(foo()) x1 = 17; // type is const int&&
decltype(i) x2; // type is int
decltype(a->x) x3; // type is double
decltype((a->x)) x4 = x3; // type is const double&

—结束示例] [注：确定类型的规则涉及 decltype(auto) 在 7.1.6.4 中指定。 ——尾注]

因此，由于decltype 是未计算的操作数，因此代码是合法的，应该可以编译。

一个干净的解决方法是使用decltype(auto)：

template<typename T>
class MyClass {
  int _id;  
public:
  decltype(auto) getId();
};

template<typename T>
decltype(auto) MyClass<T>::getId() {
  return _id;
}

以上代码被 GCC/CLANG/VC++ 接受。

Answer 2

这似乎是g++ 错误。

我已经在 Visual Studio 2015 中尝试过您的代码：

构建：1 成功，0 失败，0 最新，0 跳过

编辑：我找到了workaround：

#include <iostream>

template <class T>
class MyClass
{
    T _id = {0};
public:
    decltype(((MyClass<T>*)nullptr)->_id) getId();
};

template <class T>
decltype(((MyClass<T>*)nullptr)->_id) MyClass<T>::getId()
{
    return _id;
}

int main()
{
    MyClass<int> f;
    auto n = f.getId();

    std::cout << n << '\n'; // output: 0
}

输出：

0

Answer 3

好像是 GCC Bug 57712。

错误描述中的示例代码：

struct Test {
  int method(int value) { return value; }

  template <typename T>
  auto test(T value) -> decltype(this->method(value));
};

template <typename T>
auto Test::test(T value) -> decltype(this->method(value)) {
  return this->method(value);
}