为什么这段代码允许访问私有变量

Question

几天前我遇到过这种方法（作为C++ course 中编程任务的解决方案之一）。

#include <iostream>

struct C {
    C(int i) { m_i = i; }
private:
    int m_i;
};

template<typename Tag, int C::* M>
struct Rob {
    friend
    int C::* get(Tag) {
        return M;
    }
};

template<typename D>
struct AcessorTag {
    typedef D C::*type;
};

template struct Rob<AcessorTag<int>, &C::m_i>;

int &get_c(C &cls) {
    return cls.*get(AcessorTag<int>());
}

int main()
{
    C c(13);
    std::cout << get_c(c);
    return 0;
}

你能解释一下为什么这段代码可以编译吗？这里发生的几乎所有事情都是 1) 我们将指向成员的指针作为参数传递给结构模板 2) 我们声明了一个友元函数，该函数只将该指针返回给成员。

这是标准的 C++ 吗？ （我在 VS 2015 上测试过）

get 函数是struct Rob<> 的朋友，但不是struct C 的朋友。反正struct C好像没有朋友，怎么可以访问它的私人会员呢？

谢谢！

Answer 1

除了缺少 get 函数的前向声明之外，此代码应该可以正常工作并且符合标准。由于适用于模板的显式实例化定义的特殊规则，此代码有效：

17.8.2 显式实例化 [temp.explicit]

14 通常的访问检查规则不适用于用于指定显式实例化的名称。 [注意：特别是，函数声明器中使用的模板参数和名称（包括参数类型、返回类型和异常规范）可能是通常无法访问的私有类型或对象，并且模板可能是成员模板或成员函数通常无法访问。 ——尾注]

这么写

template struct Rob<AcessorTag<int>, &C::m_i>;

将绕过通常的访问检查，并为get 函数体提供指向其他不可访问成员的指针。

this answer 很好地描述了这种奇特规则的动机。

Answer 2

当然，你的代码不能用 gnu c++ 和 clang++ 编译；标识符get 不是C 的成员。即使您尝试实例化Rob，例如

Rob<AcessorTag<int>, &C::m_i> rob;

你得到了

error: 'int C::m_i' is private.

您可以随时询问 Microsoft 他们的 c++ 编译器是否符合任何标准。如果他们回答了，请告诉我他们的答案。