c++ - 通过 CRTP 的基类引用访问派生类的 constexpr 成员变量

Question

尝试通过 CRTP 的基类引用访问派生类的 constexpr 成员变量时遇到错误；

template <typename Der>
struct Base
{
    constexpr std::size_t getsize()
    {
        constexpr const auto &b = static_cast<Der*>(this)->arr;
        return b.size();
        //return static_cast<Der*>(this)->arr.size(); // this works
    }
};

struct Derived : Base<Derived>
{
    static constexpr std::array<int, 10> arr = {};
};

int main(){
    Derived d;    
    return d.getsize();
}

错误:

<source>:11:31: error: constexpr variable 'b' must be initialized by a constant expression
        constexpr const auto &b = static_cast<Der*>(this)->arr;
                              ^   ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
<source>:24:14: note: in instantiation of member function 'Base<Derived>::getsize' requested here
    return d.getsize();
             ^
<source>:11:53: note: use of 'this' pointer is only allowed within the evaluation of a call to a 'constexpr' member function
        constexpr const auto &b = static_cast<Der*>(this)->arr;
                                                    ^
1 error generated.
Compiler returned: 1

更新事实证明，删除引用作品中的 constexpr。我想了解为什么会这样？

        auto &b = static_cast<Der*>(this)->arr;
        return b.size();

Answer 1

非正式地，您应该想象有一个规则 constexpr函数内定义的变量 需要由表达式初始化，该表达式始终 是常量表达式，无论函数在何种情况下被调用。特别是，您始终可以执行以下操作:

Base<Derived> b;
b.getSize();

在这种情况下static_cast<Der*>(this)->arr不是常量表达式，因为它实际上是 UB。由于这样的事情可能性，您的函数根本无法编译，即使您可能永远不会以这种方式调用它。

您违反的实际规则是 [expr.const]/5.1。常量表达式 E 可能无法计算 this , 除非它是通过(直接或间接)调用某个成员函数，其中对 this 的求值发生。特别是，这意味着如果我们有这样的代码:

// namespace scope
struct S {
    constexpr const S* get_self() {
        const S* result = this;
        return result;
    }
};
constexpr S s;
constexpr const S* sp = s.get_self();

在这里，s.get_self()是常量表达式，因为访问this只发生在 get_self() 内函数，它是 s.get_self() 评估的一部分.但是我们不能制作result constexpr ，因为如果是这样，我们就不再需要“计算”封闭函数了；初始化步骤本身必须符合常量表达式的条件，但事实并非如此，因为可以访问 this。现在是“光秃秃的”。

对于您的代码，这意味着 getsize()实际上可能会返回一个常量表达式(对于那些不触发 UB 的调用，如上所述)但是 b无法制作constexpr .