为何Clang允许int()const却禁止带const的函数引用类型？

问题背景 #

int()const这种带const限定的自由函数类型，虽然对非成员函数来说完全没有实际意义（自由函数没有this指针，const无法修饰任何东西），但C++类型系统允许它存在。可一旦尝试给这种类型添加左值/右值引用，比如int(&)()const或int(&&)()const，Clang就会抛出编译错误：

<source>:19:79: error: reference to function type cannot have 'const' qualifier
    static_assert(std::is_same_v<std::add_rvalue_reference_t<int()const>, int(&)()const>);
                                                                              ^

但单独使用int()const却能正常编译，比如这段代码：

int main(void) {
    static_assert(std::is_same_v<std::add_rvalue_reference_t<int()const>, int()const>);
    return EXIT_SUCCESS;
}

这背后的原因可以从C++标准的规则和模板特化两方面解释：

1. C++标准的明确约束 #

• 带cv限定的函数类型本身是合法的：标准允许给函数类型添加const/volatile限定，只是这种限定仅对成员函数有意义（用来修饰成员函数的this指针）。对于自由函数，这种限定不会产生任何实际效果，但编译器不会阻止你声明这种类型。
• 引用不能指向带cv限定的函数类型：标准明确规定，当引用的目标是函数类型时，目标类型不能带有cv限定符。所以int(&)()const和int(&&)()const本质上是试图创建指向带const限定的函数类型的引用，这直接违反了标准，因此Clang会报错。

2. std::add_rvalue_reference_t的特殊处理 #

你示例中std::add_rvalue_reference_t<int()const>没有生成int(&&)()const，而是直接返回了原类型int()const，这是标准对std::add_rvalue_reference的特殊规定：
当模板参数是函数类型时，添加右值引用的操作不会生成函数的右值引用类型，而是直接返回原函数类型。这也是为什么你的第二个static_assert能通过——断言两边的类型是完全一致的，并没有涉及非法的引用类型。

总结 #

• 单独的int()const是合法（无意义但允许）的函数类型；
• 但不能创建指向带cv限定的函数类型的引用，这是C++标准禁止的；
• std::add_rvalue_reference对函数类型的特化逻辑避免了生成非法的引用类型，所以对应的断言可以正常编译。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者cpp