Стандарт C++ предписывает, что все имена, которые не зависят от параметров шаблона, связываются со своими текущими определениями при разборе шаблонной функции или класса.⁹ Только зависимые имена ищутся в момент инстанцирования. Например, рассмотрим

void foo(double);

struct A {
  template <typename T>
  void f () {
    foo (1);        // 1
    int i = N;      // 2
    T t;
    t.bar();        // 3
    foo (t);        // 4
  }

  static const int N;
};

Здесь имена foo и N появляются в контексте, не зависящем от типа T. Поэтому компилятор потребует, чтобы они были определены в контексте использования в шаблоне, а не только до момента инстанцирования, и здесь будет использоваться ::foo(double) и A::N, соответственно. В частности, он преобразует целое значение в double при передаче его в ::foo(double).

Напротив, bar и вызов foo в четвёртой помеченной строке используются в контекстах, зависящих от типа T, поэтому они ищутся только в момент инстанцирования, и вы можете предоставить объявления для них после объявления шаблона, но до его инстанцирования. В частности, если вы инстанцируете A::f<int>, последняя строка вызовет перегруженную функцию ::foo(int) , если она была предоставлена, даже если после объявления struct A.

Это различие между поиском зависимых и независимых имён называется двухэтапным (или зависимым) поиском имён. G++ реализует его с версии 3.4.

Двухэтапный поиск имён иногда приводит к ситуациям с поведением, отличным от кода без шаблонов. Наиболее распространённая, вероятно, такова:

template <typename T> struct Base {
  int i;
};

template <typename T> struct Derived : public Base<T> {
  int get_i() { return i; }
};

В get_i(), i не используется в зависимом контексте, поэтому компилятор будет искать имя, объявленное в области окружающего пространства имён (здесь — глобальной области). Он не будет искать в базовом классе, поскольку это зависимый поиск, и вы можете объявлять специализации Base даже после объявления Derived, поэтому компилятор не может точно знать, к чему бы относилось i. Если глобальной переменной i нет, вы получите сообщение об ошибке.

Чтобы сделать явным, что вы хотите член базового класса, вам необходимо отложить поиск до момента инстанцирования, когда базовый класс будет известен. Для этого вам нужно обратиться к i в зависимом контексте, используя this->i (помните, что this является типа Derived<T>*, поэтому очевидно зависим) или используя Base<T>::i. Кроме того, Base<T>::i может быть включён в область видимости объявлением using.

Другой, похожий пример включает вызов функций-членов базового класса:

template <typename T> struct Base {
    int f();
};

template <typename T> struct Derived : Base<T> {
    int g() { return f(); };
};

Опять же, вызов f() не зависит от аргументов шаблона (нет аргументов, зависящих от типа T, и также не указано, что вызов должен находиться в зависимом контексте). Следовательно, глобальное объявление такой функции должно быть доступно, поскольку функция в базовом классе не видна до момента инстанцирования. Поэтому компилятор выдаст следующее сообщение об ошибке:

x.cc: In member function `int Derived<T>::g()':
x.cc:6: error: there are no arguments to `f' that depend on a template
   parameter, so a declaration of `f' must be available
x.cc:6: error: (if you use `-fpermissive', G++ will accept your code, but
   allowing the use of an undeclared name is deprecated)

Чтобы код стал корректным, необходимо либо использовать this->f(), либо Base<T>::f(). Использование флага -fpermissive также позволит компилятору принять код, маркируя все вызовы функций, для которых не видно объявления в момент определения шаблона, для последующего поиска в момент инстанцирования, как если бы это был зависимый вызов. Мы не рекомендуем использовать -fpermissive для обхода некорректного кода, и он также будет обнаруживать только случаи вызова функций в базовых классах, а не случаи использования переменных в базовых классах (как в примере выше).

Обратите внимание, что некоторые компиляторы (включая версии G++ до 3.4) допускают эти примеры без ошибки. Эти компиляторы не реализуют двухэтапный поиск имён корректно.