C++20中requires子句位置不同为何导致编译结果差异？

问题场景 #

我们定义了MyType模板类，以及SFINAE风格的类型检测工具IsNotMyType，用于判断某个类型是否不属于MyType。接着实现了相等运算符与两个<=>（太空船）运算符：

• 第一个用于MyType<T>与MyType<U>的比较
• 第二个用于MyType<T>与非MyType类型U的比较

当第二个<=>运算符的requires子句置于返回值之后时，GCC和MSVC可正常编译，但Clang会触发递归模板实例化超出最大深度错误；将该requires子句移至返回值之前后，Clang可正常编译。

哪种实现符合C++标准？ #

将requires子句放在返回值之前的实现完全符合C++标准，而放在返回值之后的写法会导致未定义的递归实例化风险，Clang的报错是符合标准规则的。

原因在于：

• 当requires子句位于返回值之前时，它属于模板约束，会在模板实参推导的早期阶段就被检查。只有当IsNotMyType<U>为真时，编译器才会继续推导返回值、实例化模板，从根源上避免了不必要的递归调用。
• 若requires子句放在返回值之后，编译器需要先推导返回值类型（<=>的返回值依赖于操作数的比较结果类型），这个过程中可能会隐式尝试比较操作数，进而再次实例化当前运算符模板，最终触发递归深度溢出。这种情况下，GCC和MSVC的编译成功属于编译器的非标准扩展行为，而非符合标准的表现。

是否存在requires子句位置导致功能差异的场景？ #

是的，C++标准中requires子句的位置确实会引发功能差异，核心差异体现在以下方面：

• 约束检查时机：
  • 返回值前的requires是模板约束，在模板实参推导阶段就会过滤不满足条件的候选模板，不会进入后续实例化流程。
  • 返回值后的requires是函数约束，需要完成返回值推导、模板参数替换后才会检查，此时可能已触发部分模板实例化，甚至导致递归错误。
• SFINAE生效逻辑：
  对于依赖模板参数的表达式，返回值前的requires会更早参与SFINAE，排除无效重载候选；而返回值后的requires可能因提前实例化导致SFINAE无法生效，触发编译错误。
• 重载决议优先级：
  带有模板约束的函数（requires在返回值前）重载优先级高于带有函数约束的函数，当存在多个重载候选时，位置差异会影响最终选中的重载函数。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sedenion