编译器为何允许用using指令为不完整类型的模板创建别名？

这段代码简化自Attorney-Client idiom（律师-客户惯用法），用于限制仅特定类可调用目标类的成员函数。以下是完整代码实现：

文件header_A.h #

// forward declaration（前向声明）
struct B;

template <typename T>
class Tag {
    friend T;
    // 仅T类型可构造tag
    Tag() = default;
};

struct A {
    int val = 0;
    using tag = Tag<B>; // B是不完整类型
    // 但在定义中使用该类型
    // 仅B对象可调用此函数，因仅B能构造tag
    void Set(int i, const tag &) { val = i; }
};

文件header_B.h #

struct B {
    void Set(A& a, int i) { a.Set(i, Tag<B>{}); }
};

文件main.cpp #

#include "header_A.h"
#include "header_B.h"

int main() {
    A a;
    B b;
    b.Set(a,42);
}

这段代码可正常编译运行，但存在以下疑问：

• 这段代码是否符合C++标准？
• 背后涉及哪些C++标准规则？
• 尤其在B仍是不完整类型时，为何能编写using tag = Tag<B>;并在A的成员函数中使用该tag类型？我猜测是因为代码从未需要B的完整类型，但想了解具体原理。

解答 #

这段代码完全符合C++标准，核心依据以下几项标准规则：

1. 模板参数允许不完整类型
   C++标准规定，若模板的定义不需要模板参数的完整类型，则可以用不完整类型作为模板实参。在Tag<B>中，Tag类仅将T（即B）声明为友元——友元声明只需要类型名称，无需类型完整；同时Tag的默认构造函数也不需要访问B的成员或知晓其大小。因此在header_A.h中声明using tag = Tag<B>时，B虽为不完整类型，但此时Tag<B>并未被实例化，仅作为类型别名存在。

2. 成员函数的延迟实例化
   A::Set的参数是const tag&（即const Tag<B>&），但成员函数的内联定义不会在struct A定义时立即实例化Tag<B>的完整类型。只有当A::Set被实际调用（如B::Set中调用a.Set(i, Tag<B>{})）时，才会触发Tag<B>的实例化，而此时B已在header_B.h中完成完整定义，满足实例化的要求。

3. 友元权限与类型依赖的配合
   Tag类的设计利用了友元的访问控制：只有B能构造Tag<B>对象，因此只有B可以调用A::Set（该函数要求Tag<B>类型的参数）。整个过程中，A的定义阶段仅需B的前向声明，因为此时不需要Tag<B>的完整定义，仅引入类型别名即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Oersted