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@kaizen_nagoya(Dr. Kiyoshi Ogawa)

13.7.3 Member templates [temp.mem C++N4910:2022 (216) p377.cpp

Posted at

はじめに(Introduction)

N4910 Working Draft, Standard for Programming Language C++

n4910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。

<この項は書きかけです。順次追記します。>

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３つの情報に基づいています。

https://stackoverflow.com
https://cpprefjp.github.io
http://ja.cppreference.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++2bの2種類
g++では-std=c++03, c++2b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。

C++N4910:2022 Standard Working Draft on ISO/IEC 14882(0) sample code compile list

C++N4741, 2018 Standard Working Draft on ISO/IEC 14882 sample code compile list

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++

編纂器(Compiler)

clang++ --version

Debian clang version 14.0.5-++20220610033153+c12386ae247c-1~exp1~20220610153237.151
Target: x86_64-pc-linux-gnu, Thread model: posix, InstalledDir: /usr/bin

g++- --version

g++ (GCC) 12.1.0 Copyright (C) 2022 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions. There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

13.7.3 Member templates [temp.mem C++N4910:2022 (216) p377.cpp

算譜(source code)

p377.cpp
// C++N4910 Committee Draft, Standard for Programming Language C++
// http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2022/n4910.pdf
const char * n4910 = "13.7.3 Member templates [temp.mem C++N4910:2022 (216) p377.cpp";
// Debian clang version 14.0.5-++20220610033153+c12386ae247c-
// g++ (GCC) 12.1.0 Copyright (C) 2022 Free Software Foundation, Inc.
// Edited by Dr. Ogawa Kiyoshi. Compile procedure and results record.
// C++N4910:2022 Standard Working Draft on ISO/IEC 14882(0) sample code compile list
// https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/fc957ddddd402004bb91

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <cassert>
#include <coroutine>
#include <vector>
#include <complex>
#include <map>
#include <atomic>
#include <unordered_map>
#include <typeinfo>

using namespace std;

// Example 1
template<class T> struct string {
    template<class T2> int compare(const T2&);
    template<class T2> string(const string<T2>& s) { /* ... */ }
};
template<class T> template<class T2> int string<T>::compare(const T2& s) {
}
// [Example 2:
template<typename T> concept C1 = true;
template<typename T> concept C2 = sizeof(T) <= 4;
template<C1 T> struct S {
    template<C2 U> void f(U);
    template<C2 U> void g(U);
};
template<C1 T> template<C2 U>
void S<T>::f(U) { }
template<C1 T> template<typename U>
void S<T>::g(U) { } // error: no matching function in S<T>
// [Example 3:
template <class T> struct A {
    void f3(int);
    template <class T2> void f3(T2);
};
template <> void A<int>::f3(int) { }
template <> template <> void A<int>::f3<>(int) { }
//  int main() {
//    A<char> ac;
//    ac.f(1);
//    ac.f('c');
//    ac.f<>(1);
//}
// //
// // // non-template member function
// member function template specialization
// non-template template template
// [Example 4: § 13.7.3
// OK
template <class T> struct AA {
    template <class C> virtual void g4(C);
    virtual void f4();
};
// error // OK
// [Example 5:
class B {
    virtual void f5(int);
};
class D : public B {
    template <class T> void f5(T); // does not override B::f(int)
    void f5(int i) {
        f5<>(i);    // overriding function that calls the function template specialization
    }
};
// [Example 6:
struct A6 {
    template <class T> operator T*();
};
template <class T> A6::operator T*() {
    return 0;
}
template <> A6::operator char*() {
    return 0;
}
template A6::operator void*();
// specialization
// explicit instantiation
int main() {
    A6 a;
    int* ip;
    ip = a.operator int*();
// explicit call to template operator A::operator int*()
// }
// int main(){
    A<char> ac;
    ac.f3(1);
    ac.f3('c');
    ac.f3<>(1);
    cout  <<  n4910 << endl;
    return EXIT_SUCCESS;
}

Script

clgc.sh
#!/bin/sh
rm $1l
rm $1g
echo "$ clang++ $1.cpp -std=03 -o $1l -I. -Wall" 
clang++ $1.cpp -std=c++03 -o $1l -I. -Wall
if [  -e $1l ]; then
./$1l 
fi
rm $1l
echo "$ clang++ $1.cpp -std=2b -o $1l -I. -Wall"
clang++ $1.cpp -std=c++2b -o $1l -I. -Wall
if [  -e $1l ]; then
./$1l
fi
echo "\r"
echo "$ g++ $1.cpp -std=03 -o $1g -I. -Wall"
g++ $1.cpp -std=c++03 -o $1g -I. -Wall
if [ -e $1g ]; then
./$1g
fi
rm $1g
echo "\r"
echo "$ g++ $1.cpp -std=2b -o $1g -I. -Wall"
g++ $1.cpp -std=c++2b -o $1g -I. -Wall
if [ -e $1g ]; then
./$1g 
fi

編纂・実行結果(compile and go)

bash
# ./clgc.sh p377
$ clang++ p377.cpp -std=c++03 -o p377l -I. -Wall
In file included from p377.cpp:19:
In file included from /usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/10/../../../../include/c++/10/atomic:38:
/usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/10/../../../../include/c++/10/bits/c++0x_warning.h:32:2: error: This file requires compiler and library support for the ISO C++ 2011 standard. This support must be enabled with the -std=c++11 or -std=gnu++11 compiler options.
#error This file requires compiler and library support \
 ^
p377.cpp:30:47: error: reference to 'string' is ambiguous
     template<class T> template<class T2> int string<T>::compare(const T2& s) {
                                              ^
p377.cpp:26:26: note: candidate found by name lookup is 'string'
template<class T> struct string {
                         ^
/usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/10/../../../../include/c++/10/bits/stringfwd.h:79:33: note: candidate found by name lookup is 'std::string'
  typedef basic_string<char>    string;   
                                ^
p377.cpp:33:27: error: unknown type name 'concept'
     template<typename T> concept C1 = true;
                          ^
p377.cpp:33:35: warning: variable templates are a C++14 extension [-Wc++14-extensions]
     template<typename T> concept C1 = true;
                                  ^
p377.cpp:34:27: error: unknown type name 'concept'
     template<typename T> concept C2 = sizeof(T) <= 4;
                          ^
p377.cpp:34:35: warning: variable templates are a C++14 extension [-Wc++14-extensions]
     template<typename T> concept C2 = sizeof(T) <= 4;
                                  ^
p377.cpp:35:15: error: unknown type name 'C1'
     template<C1 T> struct S {
              ^
p377.cpp:36:17: error: unknown type name 'C2'
       template<C2 U> void f(U);
                ^
p377.cpp:36:30: error: unknown type name 'U'
       template<C2 U> void f(U);
                             ^
p377.cpp:37:17: error: unknown type name 'C2'
       template<C2 U> void g(U);
                ^
p377.cpp:37:30: error: unknown type name 'U'
       template<C2 U> void g(U);
                             ^
p377.cpp:39:10: error: unknown type name 'C1'
template<C1 T> template<C2 U>
         ^
p377.cpp:39:25: error: unknown type name 'C2'
template<C1 T> template<C2 U>
                        ^
p377.cpp:40:12: warning: variable templates are a C++14 extension [-Wc++14-extensions]
void S<T>::f(U) { }
           ^
p377.cpp:40:12: error: variable has incomplete type 'void'
p377.cpp:40:16: error: expected ';' at end of declaration
void S<T>::f(U) { }
               ^
               ;
p377.cpp:40:17: error: expected unqualified-id
void S<T>::f(U) { }
                ^
p377.cpp:41:10: error: unknown type name 'C1'
template<C1 T> template<typename U>
         ^
p377.cpp:42:12: error: out-of-line definition of 'g' does not match any declaration in 'S<T>'
void S<T>::g(U) { } // error: no matching function in S<T>
           ^
p377.cpp:63:22: error: 'virtual' cannot be specified on member function templates
  template <class C> virtual void g4(C);
                     ^~~~~~~~
p377.cpp:86:8: warning: variable 'ip' set but not used [-Wunused-but-set-variable]
  int* ip;
       ^
4 warnings and 17 errors generated.
rm: cannot remove 'p377l': No such file or directory
$ clang++ p377.cpp -std=c++2b -o p377l -I. -Wall
p377.cpp:30:47: error: reference to 'string' is ambiguous
     template<class T> template<class T2> int string<T>::compare(const T2& s) {
                                              ^
p377.cpp:26:26: note: candidate found by name lookup is 'string'
template<class T> struct string {
                         ^
/usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/10/../../../../include/c++/10/bits/stringfwd.h:79:33: note: candidate found by name lookup is 'std::string'
  typedef basic_string<char>    string;   
                                ^
p377.cpp:42:12: error: out-of-line definition of 'g' does not match any declaration in 'S<T>'
void S<T>::g(U) { } // error: no matching function in S<T>
           ^
p377.cpp:63:22: error: 'virtual' cannot be specified on member function templates
  template <class C> virtual void g4(C);
                     ^~~~~~~~
p377.cpp:86:8: warning: variable 'ip' set but not used [-Wunused-but-set-variable]
  int* ip;
       ^
1 warning and 3 errors generated.

$ g++ p377.cpp -std=c++03 -o p377g -I. -Wall
In file included from /usr/local/include/c++/12.1.0/atomic:38,
                 from p377.cpp:19:
/usr/local/include/c++/12.1.0/bits/c++0x_warning.h:32:2: error: #error This file requires compiler and library support for the ISO C++ 2011 standard. This support must be enabled with the -std=c++11 or -std=gnu++11 compiler options.
   32 | #error This file requires compiler and library support \
      |  ^~~~~
p377.cpp:30:47: error: too many template-parameter-lists
   30 |      template<class T> template<class T2> int string<T>::compare(const T2& s) {
      |                                               ^~~~~~
p377.cpp:33:27: error: 'concept' does not name a type; did you mean 'const'?
   33 |      template<typename T> concept C1 = true;
      |                           ^~~~~~~
      |                           const
p377.cpp:33:27: note: 'concept' only available with '-std=c++20' or '-fconcepts'
p377.cpp:34:27: error: 'concept' does not name a type; did you mean 'const'?
   34 |      template<typename T> concept C2 = sizeof(T) <= 4;
      |                           ^~~~~~~
      |                           const
p377.cpp:34:27: note: 'concept' only available with '-std=c++20' or '-fconcepts'
p377.cpp:35:15: error: 'C1' has not been declared
   35 |      template<C1 T> struct S {
      |               ^~
p377.cpp:36:17: error: 'C2' has not been declared
   36 |        template<C2 U> void f(U);
      |                 ^~
p377.cpp:36:30: error: 'U' has not been declared
   36 |        template<C2 U> void f(U);
      |                              ^
p377.cpp:36:31: error: default template arguments may not be used in function templates without '-std=c++11' or '-std=gnu++11'
   36 |        template<C2 U> void f(U);
      |                               ^
p377.cpp:37:17: error: 'C2' has not been declared
   37 |        template<C2 U> void g(U);
      |                 ^~
p377.cpp:37:30: error: 'U' has not been declared
   37 |        template<C2 U> void g(U);
      |                              ^
p377.cpp:37:31: error: default template arguments may not be used in function templates without '-std=c++11' or '-std=gnu++11'
   37 |        template<C2 U> void g(U);
      |                               ^
p377.cpp:39:10: error: 'C1' has not been declared
   39 | template<C1 T> template<C2 U>
      |          ^~
p377.cpp:39:25: error: 'C2' has not been declared
   39 | template<C1 T> template<C2 U>
      |                         ^~
p377.cpp:40:8: error: 'T' was not declared in this scope
   40 | void S<T>::f(U) { }
      |        ^
p377.cpp:40:9: error: template argument 1 is invalid
   40 | void S<T>::f(U) { }
      |         ^
p377.cpp:40:6: error: too many template-parameter-lists
   40 | void S<T>::f(U) { }
      |      ^~~~
p377.cpp:41:10: error: 'C1' has not been declared
   41 | template<C1 T> template<typename U>
      |          ^~
p377.cpp:42:8: error: 'T' was not declared in this scope
   42 | void S<T>::g(U) { } // error: no matching function in S<T>
      |        ^
p377.cpp:42:9: error: template argument 1 is invalid
   42 | void S<T>::g(U) { } // error: no matching function in S<T>
      |         ^
p377.cpp:42:6: error: too many template-parameter-lists
   42 | void S<T>::g(U) { } // error: no matching function in S<T>
      |      ^~~~
p377.cpp:63:22: error: templates may not be 'virtual'
   63 |   template <class C> virtual void g4(C);
      |                      ^~~~~~~
rm: cannot remove 'p377g': No such file or directory

$ g++ p377.cpp -std=c++2b -o p377g -I. -Wall
p377.cpp:30:47: error: too many template-parameter-lists
   30 |      template<class T> template<class T2> int string<T>::compare(const T2& s) {
      |                                               ^~~~~~
p377.cpp:42:6: error: no declaration matches 'void S<T>::g(U)'
   42 | void S<T>::g(U) { } // error: no matching function in S<T>
      |      ^~~~
p377.cpp:37:28: note: candidate is: 'template<class T> template<class U>  requires  C2<U> void S<T>::g(U)'
   37 |        template<C2 U> void g(U);
      |                            ^
p377.cpp:35:28: note: 'struct S<T>' defined here
   35 |      template<C1 T> struct S {
      |                            ^
p377.cpp:63:22: error: templates may not be 'virtual'
   63 |   template <class C> virtual void g4(C);
      |                      ^~~~~~~

検討事項(agenda)

コンパイルエラーを取るか、コンパイルエラーの理由を解説する。

参考資料(reference)

cpprefjp - C++日本語リファレンス

コンパイラの実装状況

typedef は C++11 ではオワコン

C99からC++14を駆け抜けるC++講座

自己参照(self reference)

コピペコンパイルエラーあるある

C++ Error Message Collection(1)does not name a type, 11 articles

dockerにclang

docker gnu(gcc/g++) and llvm(clang/clang++)

コンパイル用shell script C版(clangとgcc)とC++版(clang++とg++)

Compare the contents of C++N4910:2022, C++N4741:2018 and C++N4606:2015

C++ sample list

clang++, g++コンパイルエラー方針の違いの例

astyle 使ってみた

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

＜この記事は個人の過去の経験に基づく個人の感想です。現在所属する組織、業務とは関係がありません。＞

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ver. 0.01 初稿 　20220705

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