c++11-17 模板核心知识（十五）—— 解析模板之依赖型类型名称与typename Dependent Names of Types

模板名称的问题及解决
typename规则
C++20 typename

上篇文章c++11-17 模板核心知识（十四）—— 解析模板之依赖型模板名称 Dependent Names of Templates(.template/->template/::template) 介绍了依赖型模板名称，提到关于模板解析有六个大方面：

非模板中的上下文相关性 Context Sensitivity in Nontemplates
依赖型类型名称 Dependent Names of Types <-----
依赖型模板名称 Dependent Names of Templates
using-declaration中的依赖型名称 Dependent Names in Using Declarations
ADL和显式模板实参 ADL and Explicit Template Arguments
依赖性表达式 Dependent Expressions

这篇文章介绍下依赖型类型名称（Dependent Names of Types）。

模板名称的问题及解决

模板中的名称存在一个问题：它们有的时候不能被很好的分类，比如一个模板引用其他模板的名称，因为模板特化的存在，会让问题变得复杂一些。例如：

template <typename T> class Trap {

public:

  enum { x }; // #1 x is not a type here

};

template <typename T> class Victim {

public:

  int y;

  void poof() {

    Trap<T>::x *y; // #2 declaration or multiplication?

  }

};

template <> class Trap<void> { // evil specialization!

public:

  using x = int; // #3 x is a type here

};

void boom(Victim<void> &bomb) { bomb.poof(); }

如果你直接编译，会报错：

main.cc:30:14: error: unexpected type name 'x': expected expression

    Trap<T>::x *y; // #2 declaration or multiplication?

             ^

main.cc:39:38: note: in instantiation of member function 'Victim<void>::poof' requested here

void boom(Victim<void> &bomb) { bomb.poof(); }

                                     ^

1 error generated.

这个问题和解决方案在c++11-17 模板核心知识（二）—— 类模板涉及过，这篇文章再展开说一下相关规则。

回到上面的例子，当编译器解析到#2处时，它需要决定Trap<T>::x是一个类型还是一个值，这决定了Trap<T>::x *y是声明一个指针还是做乘法。

问题是，在Trap中，Trap<T>::x是一个值，但是在全特化版本Trap<void>中，Trap<T>::x是一个类型。所以，这种情况实际是依赖模板参数T的，也就是依赖型类型名称（Dependent Names of Types）。

C++规定，只有当加上typename关键字后，依赖型类型名称才会被当做类型，否则会被当做一个值。这里typename的意义和声明一个模板时使用的typename是两个意思，所以不能用class来替换typename.

typename规则

当一个名称具备以下性质时，需要在名称前面加typename：

是qualified name。
不是Elaborated type specifier的一部分（例如，以class、struct、union、enum为开头的类型）
名称不是用于指定基类继承的列表中，也不是位于引入构造函数的成员初始化列表中。
依赖于模板参数。

例如：

template <typename(1) T>

struct S : typename(2) X<T>::Base {

  S() : typename(3) X<T>::Base(typename(4) X<T>::Base(0)) {}

  typename(5) X<T> f() {

    typename(6) X<T>::C *p; // declaration of pointer p

    X<T>::D *q;           // multiplication!

  }

  typename(7) X<int>::C *s;

  using Type = T;

  using OtherType = typename(8) S<T>::Type;

};

下面逐一说下上面各个typename的使用场景(有的使用方式是错误的)：

第一个typename代表一个模板参数，不在此文章讨论范围内。
第二和第三个typename是错误的使用方式，不需要添加，违反了上面的第3条规则。第二个出现在了指定基类继承的列表中，第三个出现在了构造函数的成员初始化列表。如果加上typename编译，会报如下错误：

main.cc:30:12: error: 'typename' is redundant; base classes are implicitly types

struct S : typename X<T>::Base {

           ^~~~~~~~~

第四个typename是必须的，它满足上面第3条规则，且其他规则也满足。
第五个typename是错误的，因为X不是一个qualified name，如果加上typename编译，会报：

main.cc:33:12: error: expected a qualified name after 'typename'

  typename X<T> f() {

           ^

第六个typename是必须的，上面讲过，代表一个类型。
第七个typename是可有可无的，因为X<int>::C不依赖模板参数，即不是Dependent Name.
第八个typename也是可有可无的，因为它指向的是current instantiation，这个概念下篇文章会讲到。

C++20 typename

是了，这一大堆乱七八糟的规则，谁也不想去记。C++20对typename的规则做了一些改善，有一些场景不再需要typename。详情大家可以参考： The typename disambiguator for dependent names

（完）

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