Clang 16处理带模板友元函数的niebloid兼容方案问询

我实现了一套基于niebloid模式的代码，除Clang 16外，Clang 11及更早、Clang 17及更高版本均可正常编译，但Clang 16会报重定义和函数匹配失败错误。

原代码 #

#define FWD(...) static_cast<decltype(__VA_ARGS__)&&>(__VA_ARGS__)

namespace mylib {
    namespace detail {
        auto func(struct poison&) = delete;

        struct func_function {
            constexpr auto operator()(auto&& a) const -> decltype(func(FWD(a))) {
                return func(FWD(a));
            }
        };
    }

    inline namespace niebloid {
        inline constexpr auto func = detail::func_function{};
    }

    template<typename T>
    struct some_type {
        template<typename U>
        friend constexpr auto func(U&&) -> int {
            return 42;
        }
    };
}


int main() {
    return mylib::func(mylib::some_type<int>{});
}

Clang 16编译错误 #

<source>:21:31: error: redefinition of 'func' as different kind of symbol
        friend constexpr auto func(U&&) -> int {
                              ^
<source>:29:24: note: in instantiation of template class 'mylib::some_type<int>' requested here
    return mylib::func(mylib::some_type<int>{});
                       ^
<source>:15:31: note: previous definition is here
        inline constexpr auto func = detail::func_function{};
                              ^
<source>:29:12: error: no matching function for call to object of type 'const detail::func_function'
    return mylib::func(mylib::some_type<int>{});
           ^~~~~~~~~~~
<source>:8:28: note: candidate template ignored: substitution failure [with a:auto = mylib::some_type<int>]: no matching function for call to 'func'
            constexpr auto operator()(auto&& a) const -> decltype(func(FWD(a))) {
                           ^                                      ~~~~
2 errors generated.
Compiler returned: 1

现有不可行方案 #

将some_type改为非模板类或把隐藏友元改为非模板函数可规避问题，但这两种方案均不适用于我的代码库。

改动最小的兼容方案 #

核心思路是通过调整内部调用的函数名，避免Clang 16误判名字冲突，同时保留原有对外接口和ADL查找逻辑：

修改后代码 #

#define FWD(...) static_cast<decltype(__VA_ARGS__)&&>(__VA_ARGS__)

namespace mylib {
    namespace detail {
        auto func_impl(struct poison&) = delete;

        struct func_function {
            constexpr auto operator()(auto&& a) const -> decltype(func_impl(FWD(a))) {
                return func_impl(FWD(a));
            }
        };
    }

    inline namespace niebloid {
        inline constexpr auto func = detail::func_function{};
    }

    template<typename T>
    struct some_type {
        template<typename U>
        friend constexpr auto func_impl(U&&) -> int {
            return 42;
        }
    };
}


int main() {
    return mylib::func(mylib::some_type<int>{});
}

原理说明 #

Clang 16存在编译器bug，会错误将模板类的模板友元函数名与同一命名空间下的niebloid对象名判定为冲突。通过将内部实际调用的函数名改为func_impl，既保留了对外的func接口不变，又规避了名字冲突，同时ADL机制仍能正常找到some_type的友元函数func_impl，完全保留原有逻辑。

兼容性说明 #

该问题仅存在于Clang 16版本，Clang 17及更高版本已修复此bug，Clang 11及更早版本无此问题。若无法升级编译器，上述改名方案是改动最小的兼容方式。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Guillaume Racicot