模板别名与自定义operator定义顺序的异常行为合规性问询

这段代码在MSVC(v19.38)中可编译通过，在GCC 13.2、Clang 17.0.1中编译失败，但旧版本GCC（如11.2）能正常编译：

#include <type_traits>

#ifdef MY_INT
template<typename T, T V> struct my_int
{
        static constexpr T value = V;
        using value_type = T;
        constexpr operator value_type() const noexcept { return value; }
        constexpr value_type operator()() const noexcept { return value; }
};
template<auto V> using constant_int_t = my_int<decltype(V), V>;
#else
template<auto V> using constant_int_t = std::integral_constant<decltype(V), V>;
#endif

template<typename T1, typename T2>
using add_t = decltype(T1{} + T2{});

template<typename T1, typename T2>
constexpr auto operator+(T1, T2)
{
    return constant_int_t<T1::value + T2::value>{};
}

using v1 = constant_int_t<1>;
using v2 = constant_int_t<2>;
using v3 = add_t<v1, v2>;

static_assert(std::is_same_v<v3, constant_int_t<3>>);

编译现象 #

• Clang报错显示v3的类型为int，原因是解析add_t模板别名时，未识别到后续定义的operator+，加法操作触发了constant_int_t到其底层整数类型的隐式转换。
• 替换为自定义的my_int<T,V>类型（与std::integral_constant<T,V>结构几乎一致），Clang可正常编译。
• 交换add_t与operator+的定义顺序，所有编译器均可正常编译。

原因分析 #

这不属于编译器bug，而是严格遵循C++标准中模板两阶段查找规则导致的行为：

1. 模板定义阶段（add_t的定义点）：查找不依赖模板参数的名称，此时后续的operator+尚未定义，无法被找到。
2. 模板实例化阶段：查找依赖模板参数的名称时，会触发ADL（参数依赖查找）。但std::integral_constant属于std命名空间，而我们自定义的operator+在全局命名空间，ADL只会查找实参类型所在的命名空间（即std），不会找到全局的operator+，因此只能调用隐式类型转换后的整数加法，得到int类型。

而自定义的my_int类型位于全局命名空间，ADL会查找全局命名空间，从而找到后续定义的operator+，这就是自定义类型能正常编译的原因。

旧版GCC（如11.2）属于非标准的宽松实现，未严格遵循两阶段查找规则，提前查找了后续定义的运算符，所以能编译通过；新版GCC和Clang严格遵循标准，因此编译失败。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者qzhong