模板类默认构造requires子句能否访问后声明的静态成员函数？

问题 #

静态成员函数b是否对模板类s的默认构造函数的requires子句可见？C++20标准对该示例的合法性有何规定？

代码示例 #

template<auto...>
struct s {
    s() requires (s::b()) = default; // Clang不支持，GCC、MSVC支持
    static constexpr bool b()
    { return true; }
};
static_assert((s<>{}, true));

编译器行为差异 #

• Clang：报错，认为s中不存在成员b
• GCC、MSVC：编译通过，符合标准预期

Clang报错信息（中文翻译） #

<source>:3:22: 错误：'s<...>'中没有名为'b'的成员
    3 |     s() requires (s::b()) = default;
      |                   ~~~^
<source>:7:15: 错误：静态断言表达式不是整型常量表达式
    7 | static_assert((s<>{}, true));
      |               ^~~~~~~~~~~~~
<source>:7:16: 注释：非constexpr构造函数's'不能用于常量表达式
    7 | static_assert((s<>{}, true));
      |                ^
<source>:3:5: 注释：在此处声明
    3 |     s() requires (s::b()) = default;
      |     ^

解答 #

可见性与合法性结论 #

根据C++20标准，静态成员函数b对默认构造函数的requires子句完全可见，该代码示例是合法的，Clang的报错属于编译器实现未跟上标准的问题。

标准依据 #

C++20标准中关于类成员作用域的规则明确：

1. 类体的完整上下文特性：在类（包括模板类）的定义体内部，所有成员的作用域覆盖整个类体，声明顺序不影响同一类体内其他成员对它的引用（出自[class.mem]/6条款）。也就是说，即使b的声明在构造函数之后，构造函数的requires子句仍能合法引用s::b()。
2. 模板实例化的上下文规则：当模板被实例化时，类的所有成员都会被纳入完整类型的考量中，成员函数的requires子句会在类的完整类型上下文中求值（出自[temp.inst]/2条款），因此b()的存在性和constexpr属性会被正确识别。

GCC和MSVC的实现符合上述标准规则，而Clang当前的实现未正确处理类内部requires子句对后续声明成员的引用，导致错误报错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者303