c++ - 静态 constexpr 模板成员在专门化时给出 undefined reference

Question

下面的代码给出了一个 undefined reference 链接错误:

template<int>
struct X {
    static constexpr int x = 0;
};

template<>
constexpr int X<1>::x;

int main() 
{   
    return X<1>::x;
}

但我不知 Prop 体原因。

是否可以在不专门化整个模板的情况下定义数据成员？

明确一点:此代码编译正常，但给出链接器错误( undefined reference )。

Answer 1

Is it possible to define a data-member without [specializing] the whole template?

static 类模板的数据成员是允许显式特化([temp.expl.spec])，但是如果你想这样做，你不能已经在类模板 (class.static.data) 中为成员指定了初始值设定项。也就是说，

如果我们用 const 替换 constexpr，这段代码就可以了:

template<int>
struct X {
    static const int x;
};

template<int I>
const int X<I>::x = 0;

template<>
const int X<1>::x = 1;

但这段代码不没问题:

template<int>
struct X {
    static const int x = 0;
};

template<>
const int X<1>::x = 1;

您可以看到不同之处在于我们为主模板初始化变量的位置。

现在，如果我们希望用 constexpr 替换 const，那么我们需要提供一个初始化器(class.static.data ):

A static data member of literal type can be declared in the class definition with the constexpr specifier; if so, its declaration shall specify a brace-or-equal-initializer in which every initializer-clause that is an assignment-expression is a constant expression

所以我们最终会遇到这种奇怪的情况，我们可以特化 static 成员，但如果它是 constexpr 就不行，因为 constexpr 需要一个初始值设定项。恕我直言，这是该标准的一个缺点。

但是，似乎并非所有现代编译器都同意。

gcc 8.0.0 按原样编译(但不链接)您的代码(错误)，但是如果您为特化添加初始化程序，它会提示重复初始化(正确)。

clang 6.0.0 不会按原样编译代码(正确)，但是当您添加初始化程序时它可以顺利运行(错误，但这可能是标准应该规定的)

MSVC 19.00.23506 不会按原样编译代码(右)，并且在您添加初始化程序时不会编译代码(提示重定义)(右)。

最后，将特化插入辅助 Traits 类可能会更容易:

template<int>
struct X_Traits{
    static constexpr int value = 0;
};

template<>
struct X_Traits<1>{
    static constexpr int value = 1;
};

template<int I>
struct X {
    static constexpr int x=X_Traits<I>::value;
    // ...
};

---

在 C++17 及更高版本中，我们可以使用 constexpr if避免需要专门化我们的特征类:

template<int I>
struct X_Traits{
    static constexpr int get_value(){
        if constexpr(I==1){
            return 1;
        }else{
            return 0;
        }
    }
};

template<int I>
struct X {
    static constexpr int x=X_Traits<I>::get_value();
    // ...
};

int main(){
    static_assert(X<0>::x == 0);
    static_assert(X<1>::x == 1);
}