c++ - constexpr 使用静态函数初始化静态成员

Question

要求

我想要一个从 constexpr 函数计算的 constexpr 值(即编译时常量)。我希望这两个范围都在类的命名空间内，即类的静态方法和静态成员。

第一次尝试

我首先以(对我而言)显而易见的方式写了这篇文章:

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 提示:

error: field initializer is not constant

第二次尝试

好吧，我想，也许我必须将一些东西移出类主体。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 将毫无怨言地编译它。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。现在我仔细观察 support list ，似乎 constexpr 也需要 4.6。使用 g++-4.6.3 我得到

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]

这对我来说真的很奇怪。这里的“constexpr 有何不同”？我不想添加 -fpermissive，因为我希望对我的其他代码进行严格检查。将 foo 实现移到类主体之外没有明显的效果。

预期答案

有人能解释一下这是怎么回事吗？我怎样才能实现我想要做的事情？我主要对以下类型的答案感兴趣:

• 在 gcc-4.6 中实现此功能的方法
• 观察到后来的 gcc 版本可以正确处理其中一个版本
• 指向规范的指针，至少我的一个构造应该根据该规范工作，这样我就可以打扰 gcc 开发人员让它真正工作
• 根据规范，我想要的东西是不可能的信息，最好是对该限制背后的基本原理有所了解

也欢迎其他有用的答案，但可能不会那么容易被接受。

Answer 1

标准要求(第 9.4.2 节):

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.

在您的“第二次尝试”和 Ilya 的回答中的代码中，声明没有brace-or-equal-initializer。

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 仍然卡在 gcc 4.5 上)。

这是不可能的，因为不幸的是，标准禁止在类已完成的任何上下文中初始化静态 constexpr 数据成员。 9.2p2 中brace-or-equal-initializers 的特殊规则仅适用于非静态 数据成员，但这个是静态的。

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，因此变量初始值设定项在函数体之前完全定义 - - 这意味着函数在初始化器的上下文中仍然是不完整的(未定义的)，然后这条规则开始生效，使表达式不是常量表达式:

an invocation of an undefined constexpr function or an undefined constexpr constructor outside the definition of a constexpr function or a constexpr constructor;

考虑:

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