为啥这个 constexpr 静态成员函数在调用时不被视为 constexpr？

Posted 2023-02-22

【中文标题】为啥这个 constexpr 静态成员函数在调用时不被视为 constexpr？

【英文标题】：Why is this constexpr static member function not seen as constexpr when called?为什么这个 constexpr 静态成员函数在调用时不被视为 constexpr？

【发布时间】：2016-05-12 17:56:32

【问题描述】：

为什么这个 constexpr static 成员函数，由 //! Nah 注释标识，在调用时不被视为 constexpr？

struct Item_id

    enum Enum
    
        size, position, attributes, window_rect, max_window_size, _
    ;

    static constexpr int n_items_ = _;                          // OK
    constexpr auto member_n_items() const -> int  return _;   // OK
    static constexpr auto static_n_items() -> int  return _;  // OK
    static constexpr int so_far = n_items_;                     // OK
    #ifndef OUT_OF_CLASS
        static constexpr int bah = static_n_items();            //! Nah.
    #endif
;

constexpr auto n_ids() -> int  return Item_id().member_n_items();     // OK

auto main() -> int

    #ifdef OUT_OF_CLASS
        static constexpr int bah = Item_id::static_n_items();   // OK
    #endif

MinGW g++ 5.1 报告

constexpr.cpp:12:46：错误：在常量表达式中调用了“静态 constexpr int Item_id::static_n_items()” static constexpr int bah = static_n_items(); //!不。

Visual C++ 2015 报告

constexpr.cpp(12)：错误 C2131：表达式未计算为常量 constexpr.cpp(12)：注意：失败是由调用未定义的函数或未声明的“constexpr”引起的 constexpr.cpp(12)：注意：参见“Item_id::static_n_items”的用法

我的文本编辑器坚持调用中的名称与函数定义中的名称相同。

这似乎与不完整的类有关，因为定义了OUT_OF_CLASS，它编译得很好。

但是为什么n_items_ 数据有效，为什么这样的规则（对我来说没有意义）？

【问题讨论】：

gcc6.1和clang3.8也不喜欢。

请注意，将bah 的声明和初始化移出struct 并执行static constexpr int bah = Item_id::static_n_items(); 会在G++ 5.3 上编译

@GillBates：谢谢，我发现了同样的问题（见修订后的问题）。这很奇怪。

wg21.link/cwg1626

【参考方案1】：

从内存中，成员函数体仅在类被完全定义后才被评估。

static constexpr int bah = static_n_items(); 

构成类定义的一部分，但它指的是一个（静态）成员函数，它还不能被定义。

解决办法：

将常量表达式推迟到基类并从中派生。

例如：

struct Item_id_base

    enum Enum
    
        size, position, attributes, window_rect, max_window_size, _
    ;

    static constexpr int n_items_ = _;                          // OK
    constexpr auto member_n_items() const -> int  return _;   // OK
    static constexpr auto static_n_items() -> int  return _;  // OK
    static constexpr int so_far = n_items_;                     // OK
;

struct Item_id : Item_id_base

    #ifndef OUT_OF_CLASS
        static constexpr int bah = static_n_items();            // now OK
    #endif
;

constexpr auto n_ids() -> int  return Item_id().member_n_items();     // OK

auto main() -> int

    #ifdef OUT_OF_CLASS
        static constexpr int bah = Item_id::static_n_items();   // OK
    #endif

您认为标准为什么不允许这样做？

因为这是非法的：

struct Item_id
   
    // ... etc.

    #ifndef OUT_OF_CLASS
        static constexpr int bah;// = static_n_items();            //! Nah.
    #endif
;

constexpr int Item_id::bah = static_n_items();

而且一个 constexpr 必须有一个 constexpr 定义。我们唯一可以定义它的地方是在它的声明期间......

...所以通过推导它不能引用任何尚未定义主体的函数。

我不知道在哪里查看所有这些标准。可能有 5 个不同的，看似无关的子句:)

【讨论】：

我认为你可能是对的，谢谢！但我一直认为重写（在类之后使用函数定义）只是一个概念工具。我不记得在标准中看到它。那么，您知道标准的哪一部分对此做了规定吗？

@Cheersandhth.-Alf 半心半意的回应添加到答案中。在漫长的一天结束时，我没有胃口去拖拉所有相关条款的标准……我相信你知道这种感觉！

没有要求在其第一个声明中声明变量constexpr。

【参考方案2】：

[class.mem]/2

在类成员规范中，类在函数体、默认参数、异常规范和默认成员初始化器（包括嵌套类）。否则它在自己的类member-specification中被认为是不完整的。

在类的static 数据成员的初始化程序中，该类不完整。初始化器只能看到它之前的成员声明，​​它可以看到的任何成员函数都被认为是已声明但未定义。对已声明但未定义的函数的调用不能是常量表达式。

【讨论】：

感谢您的挖掘！

[basic.scope.class]/1 用稍微不同的语言说了几乎相同的东西，但我还没有找到支持我的主张的参考资料，即“它可以看到的任何成员函数都被视为已声明但未定义”。