函数模板实参推导与替换阶段，类模板特化是否会被隐式实例化？

问题核心 #

调用模板函数时，在实参推导、替换阶段（早于重载解析），作为函数参数的类模板特化会不会被隐式实例化？结合下方示例代码，以someFunc(boo<foo<int>>());的调用场景为例，分析三个阶段的行为：

示例代码 #

template<typename T> struct foo{
    using foo_type = int;
};

template<typename T> struct boo {
    using boo_type = typename T::foo_type;
};

template <typename T>
void someFunc(boo<T>) {}

template <typename T>
typename T::boo_type someFunc(T) {}

1. 实参推导阶段：不会触发实例化 #

实参推导本质是类型模式匹配，不需要类模板特化的完整定义：

• 对第一个重载someFunc(boo<T>)，只需把实参类型boo<foo<int>>和模板参数boo<T>做形式匹配，推导出T=foo<int>，全程不需要知道boo<foo<int>>的内部结构。
• 对第二个重载someFunc(T)，直接推导出T=boo<foo<int>>，同样只做类型匹配，不涉及类的实例化。

2. 实参替换阶段：仅第二个重载触发实例化 #

替换阶段是把推导得到的模板参数代入函数模板的各个部分，此时：

• 第二个重载的返回类型是typename T::boo_type，替换T=boo<foo<int>>后，需要访问boo<foo<int>>::boo_type，这要求boo<foo<int>>的完整定义，因此会触发隐式实例化。
• 第一个重载的参数替换后是boo<foo<int>>，但函数声明中的类类型参数仅需类的“存在性”（即声明），不需要完整定义，所以此阶段不会实例化boo<foo<int>>。

3. 重载解析完成后：按需触发实例化 #

重载解析选定候选函数后，只有当程序需要用到类模板特化的完整定义时，才会触发实例化：

• 如果选中第一个重载，若函数体里没有访问boo<T>的任何成员（示例中第一个重载无函数体），则永远不会实例化boo<foo<int>>；只有当函数体内需要使用boo<T>的成员时，才会触发实例化。
• 如果选中第二个重载，替换阶段已经完成了实例化，此阶段不会重复触发。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者HeartBleed