带尾置返回类型的C++模板函数中decltype为何需用模板参数？

问题现象 #

两个模板函数均未提前声明getBox函数，但编译结果完全不同：

无编译错误的案例：

// case 1: no error
template <typename T>
struct basic_type { using type = T; };

template<typename T>
auto getBox1() -> decltype((getBox(basic_type<T>{})))
{
    return getBox(basic_type<T>{});
}

触发语法错误的案例：

// case 2: error
template <typename T>
struct basic_type { using type = T; };

template<typename T>
auto getBox1() -> decltype((getBox())) // 错误提示："identifier "getBox" is undefined"
{
    return getBox();
}

核心原因：C++模板的两阶段名称查找规则 #

差异源于C++标准规定的模板两阶段名称查找机制，以及依赖名称与非依赖名称的区分：

1. 非依赖名称的查找（案例2）
   案例2中getBox()的调用没有任何与模板参数T相关的部分，因此getBox属于非依赖名称。根据规则，非依赖名称必须在模板**定义阶段（第一阶段）**就找到有效的声明。由于此时没有任何getBox的声明，编译器直接触发"标识符未定义"的错误，且这个错误在模板定义时就会出现，与是否实例化模板无关。

2. 依赖名称的查找（案例1）
   案例1中getBox(basic_type<T>{})的调用包含了依赖模板参数T的表达式basic_type<T>{}，因此整个函数调用表达式属于依赖于模板参数的名称。对于依赖名称，编译器会将查找推迟到模板实例化阶段（第二阶段）：

   • 在模板定义时，编译器仅检查语法正确性，不会去查找getBox的具体声明；
   • 只有当模板被实际实例化时，编译器才会在模板实例化点的作用域、模板定义时的作用域（以及通过ADL查找相关命名空间）中寻找getBox的声明。如果实例化时仍找不到，才会报错；若模板从未被实例化，则不会触发错误。

补充验证 #

• 若案例1的模板getBox1永远不被实例化，编译全程不会报错；
• 若实例化案例1时，当前作用域仍无getBox的声明，此时才会触发与案例2类似的未定义错误。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者EthanLee