使用std::unique_ptr的Pimpl设计：析构函数前置为何可编译？

代码示例 #

someclass.h #

#include <memory>
class SomeClass {
public:
  void do_some_thing();
  ~SomeClass();
  SomeClass();

private:
  class SomeClassImp;
  std::unique_ptr<SomeClassImp> ptr;
};

someclass.cpp #

#include "someclass.h"
#include <iostream>

// 为何此处析构函数可编译？此时SomeClassImp并非完整类型
// 若在析构函数内用sizeof(SomeClassImp)会报错，要求完整类型
// 这为何符合std::unique_ptr对完整类型的要求？
SomeClass::~SomeClass(){};
SomeClass::SomeClass(){};


class SomeClass::SomeClassImp {
public:
  void implementation() { std::cout << "implementing...\n"; }
};
void SomeClass::do_some_thing() { ptr->implementation(); }

问题核心 #

按照Pimpl模式搭配std::unique_ptr的常规认知，客户端类的析构函数不能内联，必须在实现文件中定义，因为std::unique_ptr的析构函数要求指向的类型是完整类型。但上述代码中，SomeClass的析构函数定义在SomeClassImp完整定义之前却能正常编译，这和直接在析构函数里用sizeof(SomeClassImp)会报错的情况形成矛盾，这是为什么？

原因解析 #

这本质是C++模板的两阶段名称查找+延迟实例化规则导致的：

• std::unique_ptr是模板类，它的析构函数属于依赖模板参数的函数（依赖SomeClassImp这个类型参数）。
• 对于模板中依赖参数的函数，编译器不会在首次遇到函数定义时就实例化它，而是会延迟到整个翻译单元的所有定义都可见后才进行实例化。
• 在这个例子里，SomeClass::~SomeClass()的定义虽然写在SomeClassImp完整定义之前，但std::unique_ptr<SomeClassImp>的析构函数要等到翻译单元末尾（此时SomeClassImp已经被完整定义）才会被实例化，满足了std::unique_ptr析构函数对完整类型的要求。
• 而如果在SomeClass::~SomeClass()里直接写sizeof(SomeClassImp)，这属于非依赖于模板参数的代码，编译器会在解析析构函数定义时就进行检查，此时SomeClassImp还是不完全类型，自然会报错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者shan