问题 朋友声明的复杂范围规则有什么意义？

我最近发现朋友声明范围如下非常特殊的规则 - 如果你有 friend 对于尚未声明的函数或类的声明（定义），它在直接封闭的命名空间中自动声明（定义），但它对于不合格和合格的查找是不可见的;不过，朋友功能声明通过依赖于参数的查找保持可见。

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
}

如果你看一下标准（参见相关答案），他们花了很大的力气来实现这种古怪的行为，在复杂规则的合格/非合格查找中添加了一个特定的异常。最终的结果让我非常困惑¹，还有另一个案例要添加到实现中。作为

要求 friend 声明引用现有名称，期间;要么
允许他们像现在一样声明东西，但不改变普通的名字查找（因此，这样的名称变得可见，好像在封闭的命名空间中声明为“正常”）

似乎更容易实现，指定，最重要的是，理解，我想知道：为什么他们为这个烂摊子烦恼？他们试图覆盖哪些用例？在任何这些更简单的规则下（特别是第二个与现有行为最相似的规则）会破坏什么？

例如，在这种特殊情况下

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

你得到可笑的精神分裂症错误信息

<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这样的东西 N，但是当你试图提供相互矛盾的声明时，立即停止玩愚蠢。

那么，为了回答这个问题，你必须看看C ++的另一个主要特性：模板。

考虑一个这样的模板：

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);
}

退出代码是否会 0 要么 1？

那么，这取决于是否 magic 曾被实例化过 int 任何可观察的地方。
至少它会，如果 friend只有声明内联的函数才能通过普通的查找规则找到。
而且你不能通过注入一切可能来打破这个难题，因为模板可以是专用的。

一度是这种情况，但被视为“太神奇”，“太不明确”。

名称注入还存在其他问题，因为它没有像希望的那样明确定义。看到 N0777：模板中名称注入的替代方法更多。

我不太确定你在这里寻找什么。就像......为什么只有ADL才能看到？ - Barry

@Barry：我问他们为什么要为这个混乱而烦恼呢？只是让它们对所有查找都可见，没有创建那些“幻影”名称的奇怪规则。标准中少了几个段落，浪费了几千个神经元，记住了特殊情况，简化了编译器实现。我的（可能是错误的）隐含的假设是，如果他们按照这个长度创建这些奇异的半可见实体，那么他们的目标是一些特定的用例，但我想不出任何。 - Matteo Italia

@MatteoItalia我刚发现了 1996年（！）论文有提议的措辞不允许这样做。现在我只需找到理由...... - Rakete1111

还有 open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/1995/N0777.pdf - Jarod42

@NirFriedman确实是相关的;阅读答案中链接的文件，了解血淋淋的细节。 - Matteo Italia

为什么要依赖于实例化 magic？为什么该类定义不会将函数模板注入封闭的命名空间？ - Brian

@Brian为什么它会成为一个功能模板？ - Rakete1111

Woa这确实是一个引人注目的解释;老实说，“干净”的东西恕我直言会完全取消名称注射（即我问题中的第一个替代方案），但我怀疑它早于模板，当他们发现这个问题时，他们无法破坏兼容性？ - Matteo Italia

......啊不，阅读论文注意的用例很明确，实际上确实需要模板。 TIL！ - Matteo Italia

@MatteoItalia嗯，问题是它会禁用任何带有默认值的模板参数的类型教育。 template <class T, class Alloc = std::allocator<std::decay_t<T>> auto make_thing(T&& t, Alloc a = Alloc()); 之类的东西远不如以前那么有用。至少如果我理解得对。 - Deduplicator

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