我可以专门化前向声明的模板吗？

Question

我可以专门化前向声明的模板吗？例如：

template <typename T> class A;

template <>
class A<char> {
    char a[1000];
};

int main()
{
    [[maybe_unused]] A<char> a;
    return 0;
}

我想达到什么目标？

我们知道，我们必须专门化 std::hash 才能将它与一些基于哈希表的类型一起使用。标准的std::hash 特化需要在头文件中包含<functional>，然后对其进行特化。这个头文件我很多地方都用到了，<functional>的编译时间还是蛮大的。所以我想将我的专业转移到源 (cpp) 文件。

my_type.hpp:

class my_type {/*...*/};

namespace std {

template <typename T>
struct hash;

template <>
struct hash<my_type>
{
    size_t operator()(my_type m) const;
};
} // namespace std

my_type.cpp：

#include "my_type.hpp"
#include <functional>
namespace std {
size_t std::hash<my_type>::operator()(my_type v) const
{
    return std::hash<decltype(v.value())>{}(v.value());
}
} // namespace std

此解决方案有效，但就 ISO 标准而言是否合法？

编辑/注意： 它不适用于 libc++（clang std 实现），因为它将std::hash 定义为std::__1::hash，其中__1 是内联命名空间。这部分回答了这个问题。

Answer 1

关于A 的一般问题是，是的，它是允许的。显式特化与主模板不相交。它可以被定义为完整的或不完整的，而不管主要是如何定义的。

至于您关于std::hash 的更具体的问题，不是不行。你违反了

[namespace.std]

1 除非另有说明，否则 C++ 程序的行为是 如果将声明或定义添加到命名空间std 或 到命名空间 std 内的命名空间。

2 除非明确禁止，否则程序可以添加模板 任何标准库类模板到命名空间的特化 std 前提是 (a) 添加的声明至少依赖于一个 程序定义的类型和 (b) 专业化符合标准 原始模板的库要求。

转发声明std::hash 不是依赖于用户定义类型的特化声明。这是一个简单的声明，属于第 1 段的规范。没有任何措辞允许在标准中的其他任何地方转发声明 std::hash。所以这是未定义的行为。

Answer 2

这是不合法的，因为不允许在 std:: 命名空间中前向声明任何模板。对于您的特定标准库实现，它可能会起作用，但std::hash 可以具有除散列类型之外的其他模板参数，只要它们具有默认值即可。例如：

namespace std {

// this is how hash might be declared in the standard library
template <typename T, bool B = some_trait_v<T>>
struct hash;

}

另见：Forward Declaration of variables/classes in std namespace

但一般来说，允许专门化前向声明的模板，但不适用于 std:: 命名空间中的模板：

template <typename T>
void f();

// this is perfectly normal and allowed
template <>
void f<int>() {
    // do something ...
}

很遗憾，没有很多诸如<iosfwd> 这样的前向标头，否则这将不是问题。