默认模板实参类型是否需每次实例化推导？编译器行为差异问询

这段代码在GCC和MSVC中可正常编译，但Clang会报错。由于任意两个lambda的类型均不相同，推测Clang会“缓存”类模板中函数模板的默认模板实参类型。

补充说明：我期望每次实例化函数模板时，都能推导默认实参的类型，但在第三个测试用例（Test2）中，Clang仅在首次使用时实例化该函数模板。这一行为不仅与另外两款主流编译器不一致，甚至与Clang自身在其他场景（自由函数、非类模板中的成员函数）的行为相悖——在另外两个测试用例中，每次实例化都会推导类型。

请问该场景是否有明确的标准规则？还是属于未定义/未指定/实现相关的行为？

#include <type_traits>

template <typename T = decltype([](){})>
T f();

struct Test1 {
    template <typename T = decltype([](){})>
    T f();
};

template <typename = void>
struct Test2 {
    template <typename T = decltype([](){})>
    T f();
};

int main()
{
    static_assert(!std::is_same_v<decltype(f()), decltype(f())>);

    Test1 test1;
    static_assert(!std::is_same_v<decltype(test1.f()), decltype(test1.f())>);

    Test2 test2;
    static_assert(!std::is_same_v<decltype(test2.f()), decltype(test2.f())>); // GCC和MSVC编译通过，Clang报错
}

问题解析与标准依据 #

这个场景的核心是模板默认实参的实例化时机与lambda类型的唯一性，C++标准对此有明确规则：

• lambda类型的唯一性：根据C++标准，每个lambda表达式都会生成一个唯一的未命名非联合类类型，即使两个lambda的代码完全一致，它们的类型也不相同。因此每次计算decltype([](){})都应得到全新的类型。
• 类模板成员函数模板的默认实参处理：类模板（如Test2）中的成员函数模板，其默认模板实参属于函数模板本身，而非类模板的实例。标准要求，每次实例化函数模板时，都需要重新求值其默认实参。

Clang的行为不符合标准：它错误地将类模板实例化时的函数模板默认实参“固化”，导致后续调用test2.f()时复用了首次推导的lambda类型，从而触发static_assert失败。而GCC和MSVC的行为符合标准，每次调用都会重新推导默认实参的类型，生成新的lambda类型。

该场景不属于未定义/未指定行为，标准有明确要求，Clang的表现属于编译器实现错误。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dmitry