ヘッダでstaticな関数をテンプレート関数から呼ぶ

はじめに

VimにALEを入れてたら不可思議な警告が出たのでメモ。とあるシングルヘッダライブラリ内でstatic inline宣言された関数にALEが文句をつけたのが発端だが、以下の例ではinlineは外してある。

現象

こんなコードを書く。

test.hpp

static int func(int a){
  return a;
}

template <class T>
int hoge(T a){
  return func(sizeof(a));
}

ヘッダファイルtest.hpp内に、static関数funcとテンプレート関数hogeが定義されている。これを、clang++で-Wallつきでシンタックスチェックしてみる。

$ clang++ -fsyntax-only -Wall test.hpp 
test.hpp:1:12: warning: function 'func' is not needed and will not be emitted
      [-Wunneeded-internal-declaration]
static int func(int a){
           ^
1 warning generated.

「関数funcはどこからも呼ばれないから必要ないんじゃね？」という警告(-Wunneeded-internal-declaration)が出る。

g++は何も言わない。

$ g++ -fsyntax-only -Wall test.hpp 

static宣言を外すとclang++も何も言わなくなる。

test2.hpp

int func(int a){
  return a;
}

template <class T>
int hoge(T a){
  return func(sizeof(a));
}

$ clang++ -fsyntax-only -Wall test2.hpp  

テンプレート関数hogeを実体化させても文句は言わない。

test3.hpp

static int func(int a){
  return a;
}

template <class T>
int hoge(T a){
  return func(sizeof(a));
}

void hoge2(void){
  hoge(1);
}

もちろん、普通のプログラムにインクルードして実行させることはできるし、文句も言われない。

test.cpp

# include <iostream>
# include "test.hpp"

int
main(void){
  std::cout << hoge(1) << std::endl; // => 4
}

なぜこんなことが起きた？

static宣言をした関数funcは、そのファイルスコープローカルな関数になる。従ってそのファイルスコープ外から呼ばれることはないはずである。さて、テンプレート関数hogeは、test.hppの段階では実体化されない。従って、このヘッダファイル単体だけを見ると、この関数funcはまだ呼ばれていないように見える。実際には別のファイルにインクルードされて、hogeが実体化したら呼ばれる可能性があるのだが、clang++はその可能性を考えず(チェックしているのがヘッダであることを考慮せず)、警告を出した。・・・本当かな？

clang++の警告は妥当なの？間違ってるの？

そもそもこういう、テンプレート関数から同一ファイルスコープにstatic宣言された関数を呼ぶ、というのは、C++的にやっていいことなんだろうか？¹ staticをつけたということは内部リンケージしか無いという宣言で、たしかに内部の関数からしか呼ばれないのだが、呼んでいる関数がテンプレート関数で、そのファイルスコープ中では実体化されない時にもこれを「内部リンケージ」と言っていいのかな？

1. 僕が書いたライブラリじゃないから「そもそもstatic inlineとか指定しなくていいんじゃない？」みたいなことは言わないでね。 ↩