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要求

我想要一个从函数constexpr计算的值（即编译时常量） 。constexpr我希望这两个范围都在一个类的命名空间内，即一个静态方法和一个类的静态成员。

第一次尝试

我首先以（对我而言）显而易见的方式写了这个：

class C1 {
  constexpr static int foo(int x) { return x + 1; }
  constexpr static int bar = foo(sizeof(int));
};

g++-4.5.3 -std=gnu++0x说：

error: ‘static int C1::foo(int)’ cannot appear in a constant-expression
error: a function call cannot appear in a constant-expression

g++-4.6.3 -std=gnu++0x抱怨：

error: field initializer is not constant

第二次尝试

好吧，我想，也许我必须把东西移出课堂。所以我尝试了以下方法：

class C2 {
  constexpr static int foo(int x) { return x + 1; }
  constexpr static int bar;
};
constexpr int C2::bar = C2::foo(sizeof(int));

g++-4.5.3将毫无怨言地编译。不幸的是，我的其他代码使用了一些基于范围的for循环，所以我必须至少有 4.6。现在我仔细查看支持列表，似乎constexpr也需要 4.6。我g++-4.6.3得到

3:24: error: constexpr static data member ‘bar’ must have an initializer
5:19: error: redeclaration ‘C2::bar’ differs in ‘constexpr’
3:24: error: from previous declaration ‘C2::bar’
5:19: error: ‘C2::bar’ declared ‘constexpr’ outside its class
5:19: error: declaration of ‘const int C2::bar’ outside of class is not definition [-fpermissive]

这对我来说听起来很奇怪。这里的“不同constexpr”有何不同？我不想添加-fpermissive，因为我更喜欢严格检查我的其他代码。将foo实现移到类主体之外没有明显的效果。

预期答案

有人可以解释这里发生了什么吗？我怎样才能实现我正在尝试做的事情？我主要对以下类型的答案感兴趣：

  • 在 gcc-4.6 中进行这项工作的一种方法
  • 观察到后来的 gcc 版本可以正确处理其中一个版本
  • 一个指向规范的指针，根据该规范，我的至少一个构造应该可以工作，这样我就可以让 gcc 开发人员真正让它工作
  • 根据规范，我想要的信息是不可能的，最好有一些关于这个限制背后的理由的信息

也欢迎其他有用的答案，但可能不会那么容易被接受。

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4 回答 4

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该标准要求（第 9.4.2 节）：

字面量类型的static数据成员可以用说明constexpr符在类定义中声明；如果是这样，它的声明应指定一个大括号或等式初始化器，其中作为赋值表达式的每个初始化器子句都是一个常量表达式。

在您的“第二次尝试”和 Ilya 答案中的代码中，声明没有括号或相等初始化器。

您的第一个代码是正确的。不幸的是 gcc 4.6 不接受它，而且我不知道有什么地方可以方便地尝试 4.7.x（例如 ideone.com 仍然停留在 gcc 4.5 上）。

这是不可能的，因为不幸的是，标准禁止constexpr在类已完成的任何上下文中初始化静态数据成员。9.2p2 中大括号或等式初始化器的特殊规则仅适用于非静态数据成员，但这是静态的。

最可能的原因是constexpr变量必须在成员函数体内作为编译时常量表达式可用，因此变量初始化器在函数体之前完全定义——这意味着函数仍然不完整（未定义）在初始化器的上下文中，然后这个规则开始生效，使表达式不是一个常量表达式：

在函数或构造函数的定义之外调用未定义的constexpr函数或未定义的构造函数；constexprconstexprconstexpr

考虑：

class C1
{
  constexpr static int foo(int x) { return x + bar; }
  constexpr static int bar = foo(sizeof(int));
};
于 2012-07-17T13:06:46.397 回答
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1) Ilya 的示例应该是无效代码，因为静态 constexpr 数据成员 bar是在外线初始化的，违反了标准中的以下语句：

9.4.2 [class.static.data] p3: ... 文字类型的静态数据成员可以在类定义中使用 constexpr 说明符声明；如果是这样，它的声明应指定一个大括号或等式初始化器，其中作为赋值表达式的每个初始化器子句都是一个常量表达式。

2) MvG 问题中的代码：

class C1 {
  constexpr static int foo(int x) { return x + 1; }
  constexpr static int bar = foo(sizeof(int));
};

就我所见是有效的，直觉上人们会期望它可以工作，因为静态成员 foo(int)是由bar开始的时间处理定义的（假设自上而下处理）。一些事实：

  • 我确实同意，尽管类 C1在调用 foo 时并不完整（基于 9.2p2），但类 C1的完整性或不完整性并没有说明就标准而言是否定义了 foo。
  • 我确实搜索了成员函数定义的标准，但没有找到任何东西。
  • 因此，如果我的逻辑有效，Ben 提到的陈述在这里不适用：

    在 constexpr 函数或 constexpr 构造函数的定义之外调用未定义的 constexpr 函数或未定义的 constexpr 构造函数；

3）Ben给出的最后一个例子，简化：

class C1
{
  constexpr static int foo() { return bar; }
  constexpr static int bar = foo();
};

看起来无效，但出于不同的原因，而不仅仅是因为foo在bar的初始化程序中被调用。逻辑如下：

  • foo()在静态 constexpr 成员 bar的初始化程序中被调用，因此它必须是一个常量表达式（由 9.4.2 p3）。
  • 因为它是一个 constexpr 函数的调用，所以函数调用替换(7.1.5 p5) 开始了。
  • 它们不是函数的参数，所以剩下的就是“隐式地将结果返回的表达式或花括号初始化列表转换为函数的返回类型，就像通过复制初始化一样”。(7.1.5 p5)
  • 返回表达式只是bar，它是一个左值，需要左值到右值的转换。

  • 但是通过（5.19 p2）中的第 9 条，哪个条 不满足，因为它尚未初始化：

    • 左值到右值的转换（4.1），除非它应用于：
      • 一个整数或枚举类型的左值，它引用具有前面初始化的非易失性 const 对象，用常量表达式初始化。

  • 因此， bar的左值到右值转换不会产生不符合 (9.4.2 p3) 要求的常量表达式。

  • 因此，通过 (5.19 p2) 中的第 4 条，对foo()的调用不是常量表达式：

    使用参数调用 constexpr 函数，当被函数调用替换 (7.1.5) 替换时，不会产生常量表达式

于 2012-08-03T17:06:39.103 回答
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#include <iostream>

class C1 
{
public:
    constexpr static int foo(constexpr int x)
    { 
        return x + 1;
    }

    static constexpr int bar;
};

constexpr int C1::bar = C1::foo(sizeof(int));

int main()
{
    std::cout << C1::bar << std::endl;
    return 0;
}

这样的初始化效果很好，但只适用于clang

于 2012-07-17T12:36:17.643 回答
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可能这里的问题与类中声明/定义的顺序有关。众所周知，您甚至可以在类中声明/定义任何成员之前使用它。

当您在类中定义 de constexpr 值时，编译器没有可用的 constexpr 函数，因为它在类中。

也许，菲利普回答，与这个想法有关，是理解这个问题的好点。

请注意此代码编译没有问题：

constexpr int fooext(int x) { return x + 1; }
struct C1 {
  constexpr static int foo(int x) { return x + 1; }
  constexpr static int bar = fooext(5);
};

constexpr static int barext = C1::foo(5);
于 2016-07-12T08:54:23.487 回答