C++20模块同作用域下ConcreteBuilder报未声明标识符错误

使用C++20模块特性开发时，编写代码如下：

export {

    template<class T>
    class Suite {
        private:
            std::vector<ConcreteBuilder<T>> things {};
    };

    template <class T>
    class ConcreteBuilder : Builder<T> {
        private:
            // 存储函数指针或仿函数的集合
            std::vector<std::function<void()>> things;

        public:
            // 虚析构函数
            virtual ~TestBuilder() override {};
            // 向集合添加新元素
            template<typename Function>
            void add(Function&& fn) {  
                tests.push_back(std::forward<Function>(fn)); 
            }
            // 重写Builder<T>基类的build()方法
            virtual T build() const override {
                return this->things;
            }
    };
}

使用Clang编译上述代码时，触发报错：

error: use of undeclared identifier 'ConcreteBuilder'
std::vector<ConcreteBuilder> things {};

报错原因 #

这个问题和C20模块的作用域规则没有任何关系，是C最基础的名称查找规则导致的：编译器解析代码是按文本顺序从上到下执行的，在Suite类的成员声明位置用到ConcreteBuilder<T>时，编译器还没有处理到后续ConcreteBuilder的定义，自然会判定标识符未声明。就算不使用模块，把同样的顺序写在普通头文件里，也会触发完全一致的报错。

修复方案 #

• 方案1：在Suite定义前添加ConcreteBuilder的前向声明，这是侵入性最低的改法：

export {
    // 前向声明ConcreteBuilder模板
    template<class T> class ConcreteBuilder;

    template<class T>
    class Suite {
        private:
            // 此时编译器已识别ConcreteBuilder为模板类型，不会报未声明错误
            std::vector<ConcreteBuilder<T>> things {};
    };

    // 后续保留ConcreteBuilder的完整定义即可
    template <class T>
    class ConcreteBuilder : Builder<T> {
        // 原有实现逻辑
    };
}

• 方案2：调整两个类的定义顺序，将ConcreteBuilder的完整实现挪到Suite类之前。如果后续ConcreteBuilder的实现需要引用Suite类型，再对Suite做前向声明即可。

额外提示：贴出的代码还存在其他会触发编译错误的笔误，需要同步修正：

• ConcreteBuilder的析构函数写为~TestBuilder()，和类名不匹配
• add方法中向名为tests的容器插入元素，但实际定义的容器名称为things
• build方法声明返回值类型为T，但实际返回的是std::vector<std::function<void()>>类型的成员，返回值类型不匹配

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alex Vergara