C++N4741(80)10.1.7.4 The auto specifier [dcl.spec.auto]p153

#はじめに(Introduction)
C++N4741 Working Draft, Standard for Programming Language C++
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2017/
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2017/n4741.pdf

C++N4741は、ISO/IEC JTC1 SC22 WG21の作業原案(Working Draft)です。
公式のISO/IEC 14882原本ではありません。
ISO/IEC JTC1 SC22 WG21では、可能な限り作業文書を公開し、幅広い意見を求めています。
一連の記事はコード断片をコンパイルできる形にする方法を検討してコンパイル、リンク、実行して、規格案の原文と処理系(g++, Clang++)との違いを確認し、技術内容を検討し、ISO/IEC JTC1 SC22 WG21にフィードバックするために用います。
また、CERT C++, MISRA C++等のコーディング標準のコード断片をコンパイルする際の参考にさせていただこうと考えています。CERT C++, MISRA C++が標準化の動きとの時間的なずれがあれば確認できれば幸いです。また、boostライブラリとの関連、Linux OS, TOPPERSカーネル、g++(GCC), clang++(LLVM）との関係も調査中です。
何か、抜け漏れ、耳より情報がありましたらおしらせくださると幸いです。

##背景(back ground)
C/C++でコンパイルエラーが出ると、途方にくれることがしばしばあります。
何回かに１回は、該当するエラーが検索できます。
ただ、条件が違っていて、そこでの修正方法では目的を達成しないこともしばしばです。いろいろな条件のコンパイルエラーとその対応方法について、広く記録することによって、いつか同じエラーに遭遇した時にやくに立つことを目指しています。

この半年の間で、三度、自分のネットでの記録に助けられたことがあります。
また過去に解決できなかった記録を１０種類以上、最近になって解決できたことがあります。それは、主に次の4つの情報に基づいています。

https://stackoverflow.com
https://cpprefjp.github.io
http://ja.cppreference.com/
https://teratail.com/

また
https://researchmap.jp/joub9b3my-1797580/#_1797580
に記載したサイトのお世話になっています。

##作業方針(sequence)
Clang++では-std=c++03, c++17, C++2aの３種類
g++では-std=c++03, c++17の２種類
でコンパイルし、

１）コンパイルエラーを収集する。
２）コンパイルエラーをなくす方法を検討する。
コンパイルエラーになる例を示すだけが目的のコードは、コンパイルエラーをなくすのではなく、コンパイルエラーの種類を収集するだけにする。
文法を示すのが目的のコード場合に、コンパイルエラーをなくすのに手間がかかる場合は、順次作業します。
３）リンクエラーをなくす方法を検討する。
文法を示すのが目的のコード場合に、リンクエラーをなくすのに手間がかかる場合は、順次作業します。
４）意味のある出力を作る。
コンパイル、リンクが通っても、意味のある出力を示そうとすると、コンパイル・リンクエラーが出て収拾できそうにない場合がある。順次作業します。

１）だけのものから４）まで進んだものと色々ある状態です。一歩でも前に進むご助言をお待ちしています。「検討事項」の欄に現状を記録するようにしています。

初めての　CEDD(Compile Error Driven Design) ８回直してコンパイル。
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/9494236aa1753f3fd1e1

##C++N4741, 2018 Standard Working Draft on ISO/IEC 14882 sample code compile list
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/3294c014044550896010

C++N4606, 2016符号断片編纂一覧(example code compile list)

C++N4606, 2016 Working Draft 2016, ISO/IEC 14882, C++ standard(1) Example code compile list
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/df5d62c35bd6ed1c3d43/

##C++N3242, 2011 sample code compile list on clang++ and g++
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/685b5c1a2c17c1bf1318

編纂器(Compiler)

###clang++ --version
clang version 6.0.0 (tags/RELEASE_600/final)
Target: x86_64-apple-darwin17.4.0

###g++-7 --version
g++-7 (Homebrew GCC 7.3.0_1) 7.3.0
Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.

#(80)10.1.7.4 The auto specifier [dcl.spec.auto]p153

C++N4606, 2016(72)7.1.7.4 The auto specifier [dcl.spec.auto]p170
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/df3157d50a1bf3582c1e

C++N3242, 2011 (59) 7.1.6.4 auto specifier
https://researchmap.jp/jopztm1sw-1797580/#_1797580

##p153.cpp
###算譜(source code)

p153.cpp

// C++N4741 Committee Draft, Standard for Programming Language C++
// http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2017/n741.pdf
const char* msg= "C++N4741(80)10.1.7.4 The auto specifier [dcl.spec.auto]p153.cpp";
// Edited by Dr. Ogawa Kiyoshi. Compile procedure and results record.

#include <iostream>
#include <cstdlib>

using namespace std;

namespace N {
auto x = 5; // OK: x has type int
const auto *v = &x, u = 6; // OK: v has type const int*, u has type const int
static auto y = 0.0; // OK: y has type double
auto int r; // error: auto is not a storage-class-specifier
auto f() -> int; // OK: f returns int
auto g() {
  return 0.0;  // OK: g returns double
}
auto h(); // OK: h’s return type will be deduced when it is defined
}

auto x = 5, *y = &x; // OK: auto is int
auto a = 5, b = { 1, 2 }; // error: different types for auto

auto f() { } // OK, return type is void
auto* g() { } // error, cannot deduce auto* from void()

namespace M {
auto n = n; // error, n’s initializer refers to n
auto f();
void g() {
  &f;  // error, f’s return type is unknown
}
auto sum(int i) {
  if (i == 1)
    return i; // sum’s return type is int
  else
    return sum(i-1)+i; // OK, sum’s return type has been deduced
}
}

namespace O {
template <class T> auto f(T t) {
  return t;  // return type deduced at instantiation time
}
typedef decltype(f(1)) fint_t; // instantiates f<int> to deduce return type
template<class T> auto f(T* t) {
  return *t;
}
void g() {
  int (*p)(int*) = &f;  // instantiates both fs to determine return types,
}
// chooses second
}

namespace P {
auto f();
auto f() {
  return 42;  // return type is int
}
auto f(); // OK
int f(); // error, cannot be overloaded with auto f()
decltype(auto) f(); // error, auto and decltype(auto) don’t match
template <typename T> auto g(T t) {
  return t;  // #1
}
template auto g(int); // OK, return type is int
template char g(char); // error, no matching template
template<> auto g(double); // OK, forward declaration with unknown return type
template <class T> T g(T t) {
  return t;  // OK, not functionally equivalent to #1
}
template char g(char); // OK, now there is a matching template
template auto g(float); // still matches #1
void h() {
  return g(42);  // error, ambiguous
}
template <typename T> struct A {
  friend T frf(T);
};
auto frf(int i) {
  return i;  // not a friend of A<int>
}
}

namespace Q {
template <typename T> auto f(T t) {
  return t;
}
extern template auto f(int); // does not instantiate f<int>
int (*p)(int) = f; // instantiates f<int> to determine its return type, but an explicit
// instantiation definition is still required somewhere in the program
}

int main() {
  cout <<"x="<<(int)x<<endl;
  cout<< msg << endl;
  return EXIT_SUCCESS;
}

###編纂・実行結果(compile and go)

c1.sh

$ ../c1.sh p153
$ clang++ p153.cpp  -std=c++2a -Wall
p153.cpp:15:1: warning: 'auto' storage class specifier is not permitted in C++11, and will not
      be supported in future releases [-Wauto-storage-class]
auto int r; // error: auto is not a storage-class-specifier
^~~~~
p153.cpp:15:10: error: illegal storage class on file-scoped variable
auto int r; // error: auto is not a storage-class-specifier
         ^
p153.cpp:22:1: error: 'auto' deduced as 'int' in declaration of 'a' and deduced as
      'std::initializer_list<int>' in declaration of 'b'
auto a = 5, b = { 1, 2 }; // error: different types for auto
^        ~      ~~~~~~~~
p153.cpp:25:7: error: cannot deduce return type 'auto *' for function with no return statements
auto* g() { } // error, cannot deduce auto* from void()
      ^
p153.cpp:28:10: error: variable 'n' declared with deduced type 'auto' cannot appear in its own
      initializer
auto n = n; // error, n’s initializer refers to n
         ^
p153.cpp:30:13: error: function 'f' with deduced return type cannot be used before it is defined
void g() { &f; } // error, f’s return type is unknown
            ^
p153.cpp:29:6: note: 'f' declared here
auto f();
     ^
p153.cpp:43:18: warning: unused variable 'p' [-Wunused-variable]
void g() { int (*p)(int*) = &f; } // instantiates both fs to determine return types,
                 ^
p153.cpp:51:5: error: functions that differ only in their return type cannot be overloaded
int f(); // error, cannot be overloaded with auto f()
~~~ ^
p153.cpp:50:6: note: previous declaration is here
auto f(); // OK
~~~~ ^
p153.cpp:52:16: error: functions that differ only in their return type cannot be overloaded
decltype(auto) f(); // error, auto and decltype(auto) don’t match
~~~~~~~~       ^
p153.cpp:50:6: note: previous declaration is here
auto f(); // OK
~~~~ ^
p153.cpp:55:15: error: explicit instantiation of 'g' does not refer to a function template,
      variable template, member function, member class, or static data member
template char g(char); // error, no matching template
              ^
p153.cpp:53:28: note: candidate template ignored: failed template argument deduction
template <typename T> auto g(T t) { return t; } // #1
                           ^
p153.cpp:60:19: error: call to 'g' is ambiguous
void h() { return g(42); } // error, ambiguous
                  ^
p153.cpp:53:28: note: candidate function [with T = int]
template <typename T> auto g(T t) { return t; } // #1
                           ^
p153.cpp:57:22: note: candidate function [with T = int]
template <class T> T g(T t) { return t; } // OK, not functionally equivalent to #1
                     ^
2 warnings and 9 errors generated.

#p150a.cpp

コンパイルエラーを想定している行を///注釈に。
リンクエラーのためにf()定義。
算譜(source code)

p150a.cpp

// C++N4741 Committee Draft, Standard for Programming Language C++
// http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2017/n741.pdf
const char* msg= "C++N4741(80)10.1.7.4 The auto specifier [dcl.spec.auto]p153.cpp";
// Edited by Dr. Ogawa Kiyoshi. Compile procedure and results record.

#include <iostream>
#include <cstdlib>

using namespace std;

namespace N {
auto x = 5; // OK: x has type int
const auto *v = &x, u = 6; // OK: v has type const int*, u has type const int
static auto y = 0.0; // OK: y has type double
///auto int r; // error: auto is not a storage-class-specifier
auto f() -> int; // OK: f returns int
auto g() {
  return 0.0;  // OK: g returns double
}
auto h(); // OK: h’s return type will be deduced when it is defined
}

auto x = 5, *y = &x; // OK: auto is int
///auto a = 5, b = { 1, 2 }; // error: different types for auto

auto f() { } // OK, return type is void
///auto* g() { } // error, cannot deduce auto* from void()

namespace M {
///auto n = n; // error, n’s initializer refers to n
auto f();
///void g() { &f; } // error, f’s return type is unknown
auto sum(int i) {
  if (i == 1)
    return i; // sum’s return type is int
  else
    return sum(i-1)+i; // OK, sum’s return type has been deduced
}
}

namespace O {
template <class T> auto f(T t) {
  return t;  // return type deduced at instantiation time
}
typedef decltype(f(1)) fint_t; // instantiates f<int> to deduce return type
template<class T> auto f(T* t) {
  return *t;
}
void g() {
  int (*p)(int*) = &f;  // instantiates both fs to determine return types,
}
// chooses second
}

namespace P {
auto f();
auto f() {
  return 42;  // return type is int
}
auto f(); // OK
///int f(); // error, cannot be overloaded with auto f()
///decltype(auto) f(); // error, auto and decltype(auto) don’t match
template <typename T> auto g(T t) {
  return t;  // #1
}
template auto g(int); // OK, return type is int
///template char g(char); // error, no matching template
template<> auto g(double); // OK, forward declaration with unknown return type
template <class T> T g(T t) {
  return t;  // OK, not functionally equivalent to #1
}
template char g(char); // OK, now there is a matching template
template auto g(float); // still matches #1
///void h() { return g(42); } // error, ambiguous
template <typename T> struct A {
  friend T frf(T);
};
auto frf(int i) {
  return i;  // not a friend of A<int>
}
}

namespace Q {
template <typename T> auto f(T t) {
  return t;
}
extern template auto f(int); // does not instantiate f<int>
int (*p)(int) = f; // instantiates f<int> to determine its return type, but an explicit
// instantiation definition is still required somewhere in the program
}

int main() {
  cout<< msg << endl;
  return EXIT_SUCCESS;
}

###編纂・実行結果(compile and go)

c1.sh

$ ../c1.sh p153a
$ clang++ p153a.cpp  -std=c++2a -Wall
p153a.cpp:43:18: warning: unused variable 'p' [-Wunused-variable]
void g() { int (*p)(int*) = &f; } // instantiates both fs to determine return types,
                 ^
p153a.cpp:13:21: warning: unused variable 'u' [-Wunused-const-variable]
const auto *v = &x, u = 6; // OK: v has type const int*, u has type const int
                    ^
p153a.cpp:14:13: warning: unused variable 'y' [-Wunused-variable]
static auto y = 0.0; // OK: y has type double
            ^
3 warnings generated.
Undefined symbols for architecture x86_64:
  "auto Q::f<int>(int)", referenced from:
      Q::p in p153a-851155.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang-6.0: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

#検討事項(agenda)
リンクエラーを取る方法
役に立つまたは意味のあるその他の出力

#参考資料(reference)

docker gnu(gcc/g++) and llvm(clang/clang++)
https://qiita.com/drafts/059874ea39c4de64c0f7

[C][C++]の国際規格案の例題をコンパイルするときの課題７つ。
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/5f4b155030259497c4de

C++N4606 Working Draft 2016, ISO/IEC 14882, C++ standardのコード断片をコンパイルするためにしていること
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/a8d7ee2f2e29e76c19c1

コンパイル用shell script C版(clangとgcc)とC++版(clang++とg++)
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/74220c0577a512c2d7da

Clang/Clang++(LLVM) gcc/g++(GNU) コンパイラ警告等比較
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/9a82b958cc3aeef0403f

C++2003とC++2017でコンパイルエラーになるならない事例集
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/a13ea3823441c430edff

Qiitaに投稿するCのStyle例(暫定)
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/946df1528a6a1ef2bc0d

cpprefjpのdecltypeをコンパイル試験
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/090909af702f0d5d8a67

MISRA C++ 5-0-16
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/7df2d4e05db724752a74

C++ Templates Part1 BASICS Chapter 3. Class Templates 3.2 Use of Class Template Stack stack1test.cpp
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/cd5fc49106fad5a4e9ed

ISO/IEC TS 17961:2013 C Secure Coding Rules(1) All list(to be confirmed)
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/54e056195c4f11b850a1

C言語（C++)に対する誤解、曲解、無理解、爽快。
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/3f3992c9722c1cee2e3a

C Puzzle Bookの有り難み5つ、C言語規格及びCコンパイラの特性を認識
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/d89a48c1536a02ecdec9

'wchar.h' file not found で困った clang++ macOS
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/de15cd46d657517fac11

Open POSIX Test Suiteの使い方を調べはじめました
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/644d5e407f5faf96e6dc

MISRA-C 2012 Referenceに掲載している文献の入手可能性を確認
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/96dc8b125e462d5575bb

どうやって MISRA Example Suiteをコンパイルするか
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/fbdbff5ff696e2ca7f00

MISRA C まとめ #include
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/f1a79a7cbd281607c7c9

「C++完全理解ガイド」の同意できること上位10
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/aa5744e0c4a8618c7671

#文書履歴(document history)
ver. 0.10 初稿 20180522
ver. 0.11 誤記訂正 20180523