问为什么我不能使用显式模板参数调用模板朋友函数？

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类体中的friend函数定义不会使friend函数在封闭的名称空间范围内显示到通常的非限定名称查找(尽管它们被放置在这个命名空间范围中)。

为了使其可见，您需要在命名空间范围中为模板添加一个声明(这在定义之前还是之后并不重要)：

struct S {
    template<typename T = void>
    friend void foo(S) {
    }
};

template<typename T>
void foo(S);

int main() {
    S s;
    foo(s); // (1)
    foo<void>(s); // (2)
}

现在的问题是为什么foo(s)工作。这是因为依赖于参数的查找。在没有嵌套名称说明符的函数调用中，还搜索调用参数类型(以及其他类型)的类和包围名称空间，以查找匹配的函数重载。对于依赖于参数的查找，只能在类体中声明的friends是可见的。这样就找到了调用foo(s)的匹配函数。

foo<void>(s)应该以同样的方式工作，因为名称是不合格的，而且s是S类型的，所以ADL应该再次在S中找到朋友foo。

然而，还有另一个问题要考虑。当编译器读取foo时，它必须决定foo是否可以是一个模板，因为它在foo之后改变了对<的解析。

要确定这一点，需要在foo上进行不限定名称查找。在C++20之前，只有在查找找到某种类型的模板时，foo才会被视为模板名。但是，在您的情况下，不限定名查找没有发现任何内容，因为唯一的foo对于普通的非限定名查找是不可见的。因此，foo将不被视为模板，foo<void>也不会被解析为模板id。

在C++20中，规则被更改，如果不限定名称查找找到一个普通函数，或者完全不使用该名称，那么foo<void>也将被视为一个模板id。在这种情况下，调用的下面的ADL将找到foo，并且调用将成功。

因此，代码将像在C++20和pre++20中一样工作，实际上，您只需要声明任何名为foo的模板就可以得到foo<void>(s)，以找到由ADL建立的好友foo。例如：

struct S {
  template <typename T = void>
  friend void foo(S) {}
};

template<int>
void foo();

int main() {
  S s;
  foo(s);        // (1)
  foo<void>(s);  // (2)
}

Clang 在哥德波特能够提供一些启示：

<source>:9:5: warning: use of function template name with no prior declaration in function call with explicit template arguments is a C++20 extension [-Wc++20-extensions]

    foo<void>(s);
    ^

1 warning generated.

在C++20到达并修复它之前，这种语法似乎并不是语言的一部分。

由于foo()是在S结构中完全实现的，因此在main()中没有可见的模板foo。因此，编译器不理解它需要做ADL，并且无法找到foo()。比如@0x499602D2。

一种解决方案是更新编译器，另一种解决方案是在S之外实现S，还可以添加一个前向声明来提供默认的模板参数：

struct S;

template<typename T = void>
void foo(S); // (a)

struct S {
    template<typename T>
    friend void foo(S); // (b)
};

template<typename T>
void foo(S) { // (c)
    // Needs S to be complete.
}

int main() {
    S s;
    foo(s);
    foo<void>(s);
}

如果您试图省略前向声明(a)，您将发现您无法向(b)添加默认模板参数，因为是原因，而不能将其添加到(c)，因为它是对(b)的重新声明，因此不能引入默认的模板参数。

它是一个模板的事实并不重要。只有通过ADL查找才能找到在声明它们的位置定义的朋友函数。当您使用模板argments时，编译器试图查找一个名为foo的函数模板，该模板具有正常的不合格查找，但失败。foo(s)使用相关的s名称空间(全局名称空间)查找foo，并找到您定义的朋友函数。