c++ - 作为非类型模板参数的引用

Question

下面的示例尝试使用引用类型的变量作为非类型模板形参(其本身为引用类型)的实参。 Clang、GCC 和 VC++ 都拒绝它。但为什么？我似乎在标准中找不到任何使其非法的内容。

int obj = 42;
int& ref = obj;

template <int& param> class X {};

int main()
{
    X<obj> x1;  // OK
    X<ref> x2;  // error
}

Live example

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CLang 说:

source_file.cpp:9:7: error: non-type template argument of reference type 'int &' is not an object

其他人也以类似的方式提示。

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来自标准(所有引用来自 C++11；C++14 的相关部分似乎没有重大变化):

14.3.2/1 A template-argument for a non-type, non-template template-parameter shall be one of:

...

• a constant expression (5.19) that designates the address of an object with static storage duration and external or internal linkage ... expressed (ignoring parentheses) as & id-expression, except that the & ... shall be omitted if the corresponding template-parameter is a reference

...

现在什么是常量表达式:

5.19/2 A conditional-expression is a core constant expression unless it involves one of the following as a potentially evaluated subexpression (3.2)...

...

• an id-expression that refers to a variable or data member of reference type unless the reference has a preceding initialization, initialized with a constant expression

...

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据我所知，ref在 X<ref>是一个id-expression，它引用一个引用类型的变量。这个变量有一个前面的初始化，用表达式 obj 初始化。 .我相信obj是一个常量表达式，如果不是，那么 X<obj>也不应该编译。

• 那我错过了什么？
• 标准中的哪个条款呈现 X<ref>无效，而 X<obj>有效吗？

Answer 1

简介

虽然reference 的名称是一个id-expression 是正确的； id-expression 不引用引用所引用的任何内容，而是引用本身。

 int    a = 0;
 int& ref = a; // "ref" is an id-expression, referring to `ref` - not `a`

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标准(N4140)

您在帖子中引用了标准的相关部分，但您遗漏了最重要的部分(强调我的部分):

14.3.2p1 Template non-type arguments [temp.arg.nontype]

A template-argument for a non-type, non-template template-parameter shall be one of:

• _...

• a constant expression (5.19) that designates the address of a complete object with static sturage duration and external or internal linkage or a function with external or internal linkage, including function templates and functiontemplate-ids but excluding non-static class members, expressed (ignoring parentheses) as & id-expression, where id-expression is the name of an object or function, except that the & may be omitted if the name refers to a function or array and shall be omitted if the corresponding template-parameter is a reference; _...

^{注意:在较早的草稿中“其中 id-expression 是对象或函数的名称” 不存在；由 DR 1570 解决- 这无疑使意图更加清晰。}

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引用类型的变量不是对象？

你完全正确；引用本身具有引用类型，并且作为表达式的一部分只能充当对象。

5p5 Expressions [expr]

If an expression initially has the type "reference to T" (8.3.2, 8.5.3), the type is adjusted to T prior to any further analysis. The expression designates the object or function denoted by the reference, and the expression is an lvalue or an xvalue, depending on the expression.

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细化

非常重要的是要注意常量表达式(“表示一个完整对象的地址...”)必须是&id之一-表达式，或id-expression。

即使一个constant-expression，不仅仅是一个id-expression，可能引用一个具有静态存储持续时间的对象，我们不能用它来< em>“初始化”一个模板参数的reference-或指针类型。

_示例片段

template<int&>
struct A { };

int            a = 0;
constexpr int& b = (0, a); // ok, constant-expression
A<(0, a)>      c = {};     // ill-formed, `(0, a)` is not an id-expression

^{注意:这也是我们不能使用string-literals作为template-arguments的原因；它们不是 id 表达式。}