c - 为什么 "initializer element is not a constant"……不再工作了？

Question

static const int a = 42;
static const int b = a;

我预计此类代码会出现编译错误。初始值设定项必须是常量表达式或字符串文字。存储在类型为 int 且带有 const 类型限定符的对象中的值不是常量表达式。

我使用 -Wall -Wextra -pedantic 编译，甚至使用 -ansi。然后:

• 代码在 gcc8.2 上编译良好和 gcc 8.1
• 代码无法在 gcc lower then 7.4 上编译带有错误:初始化元素不是常量
• 代码在 all clang versions 上编译良好

令人惊讶的是，以下内容:

static const char * const a = "a";
static const char * const b = a;

• 致力于 gcc 8.2
• 在 gcc below 7.4 上失败带有错误:初始化元素不是常量
• 致力于 clang greater then 4.0
• 在 clang lower then 3.9.1 上失败with 错误:初始化元素不是编译时常量

对于下面的片段，我认为我 100% 确定它不应该编译:

static const int a[] = { 1, 2, 3 };
static const int b = a[1];

，但是:

• 它适用于 gcc 8.2
• 它在 gcc lower then 7.4 上失败了带有错误:初始化元素不是常量
• 并且它在 clang 的任何版本上都失败了

我尝试浏览网络以寻求解释，这主要导致从关于非常量初始化器的旧 stackoverflow 问题中复制代码并确定它们现在是否有效。我在 gcc 8 changes 中找不到任何相关内容.

我迷路了。这是预期的行为吗？这样的代码应该编译吗？为什么/为什么不？ gcc7.4 和 gcc8.1 之间有什么变化？这是编译器错误吗？这是编译器扩展吗？

Answer 1

具有静态存储持续时间的对象的初始化器需要由常量表达式组成。作为@EugenSh。在评论中观察到，“常量表达式”是一个定义的术语。具体来说，在C2011中是section 6.6的主题.描述很简单

A constant expression can be evaluated during translation rather than runtime, and accordingly may be used in any place that a constant may be.

但细节决定成败。常量表达式的语义细节包含特定类型和常量表达式用途的特定规则。

例如，表达式 a 在任何情况下都不是“整数常量表达式”，无论 a 的类型或 constness >，因此可能不会在标准需要特定种类的常量表达式的情况下使用，例如在位域宽度中。

虽然标准没有给它命名，但它为初始化器中的常量表达式提供了稍微宽松的规则，这就是我们在这里考虑的情况:

Such a constant expression shall be, or evaluate to, one of the following:

• an arithmetic constant expression,
• a null pointer constant,
• an address constant, or
• an address constant for a complete object type plus or minus an integer constant expression.

还定义了术语“算术常量表达式”和“地址常量”:

An arithmetic constant expression shall have arithmetic type and shall only have operands that are integer constants, floating constants, enumeration constants, character constants, sizeof expressions whose results are integer constants, and _Alignof expressions. [...]

An address constant is a null pointer, a pointer to an lvalue designating an object of static storage duration, or a pointer to a function designator; it shall be created explicitly using the unary & operator or an integer constant cast to pointer type, or implicitly by the use of an expression of array or function type. [...]

您的各种 b 变量的初始值设定项都不符合这些规则。指定具有 const 限定类型的对象的左值表达式不属于允许出现在标准对初始值设定项所要求的任何常量表达式变体中的元素。

标准通常允许

An implementation may accept other forms of constant expressions.

，但这并没有覆盖它对出现在初始化器中的常量表达式的特定要求。

变量 b 的每个给定声明都违反了出现在约束之外的标准的“应”要求。因此，由此产生的行为是未定义的，但标准不需要诊断。实现可以接受这种形式作为扩展，正如 GCC 8.2 显然所做的那样，并且 GCC 的 -pedantic 选项确保仅在标准要求的情况下进行诊断，而标准不包括这些情况。

由于行为是未定义的，因此观察到的各种实现行为都不是不合格的。您不能依赖符合规范的实现来拒绝不符合规范的代码。在某些情况下(但不是这些)，它必须诊断不符合，但即使在这种情况下，无论如何也可以成功翻译。

I am lost. Is it expected behavior and such code should compile?

不，但是编译失败也不安全。

Why/Why not?

我在上面解释了为什么各种代码不符合标准，因此可能会被符合标准的编译器拒绝。但另一方面，符合标准的编译器不需要拒绝不符合标准的代码。

What changed between gcc7.4 and gcc8.1? Is this a compiler bug? Is this a compiler extension?

GCC 显然实现了扩展。我不确定这是否是故意的，但这肯定是结果。只要行为是人们天真地期望的，它看起来就很自然和良性，除非从 GCC 的角度来看(不会)帮助您编写符合规范的代码。