下载时是否必须使用constexpr数组？

时间：2014-05-02 12:53:37

标签： c++ c++11 language-lawyer constexpr

给出以下代码：

struct A { static constexpr int a[3] = {1,2,3}; };

int main () {
  int a = A::a[0];
  int b  [A::a[1]];
}

A::a中必须int a = A::a[0] odr-used？

注意： 这个问题代表a debate in the Lounge的一个不那么炽热/不合逻辑/无穷无尽的版本。

3 个答案:

答案 0 :(得分：20)

首次使用A::a：

int a = A::a[0];

初始化程序是一个常量表达式，但这并不会阻止A::a odr-used 。事实上，这个表达式A::a是 odr-used 。

从表达式A::a[0]开始，让我们逐步浏览 [basic.def.odr]（3.2）/ 3 （对于未来的读者，我使用的是来自N3936的措辞）：

  

变量x [在我们的例子中，A::a]，其名称显示为潜在评估的表达式ex [在我们的例子中， id-expression {{1除非

，否则 odr-used      
      

  • 将左值到右值的转换应用于A::a会产生一个常量表达式[它确实]   这不会调用任何非平凡的函数[它没有]和

    •   

  • 如果x是对象[它是]，

         
        
    • x是表达式ex的潜在结果集的元素，其中左值到右值的转换应用于e ，或e是一个废弃值表达式。
      •   
    •   

那么：e有哪些可能的值？表达式的潜在结果的集合是表达式的一组子表达式（您可以通过阅读 [basic.def.odr]（3.2）/ 2 来检查这一点。 ），所以我们只需要考虑e是子表达式的表达式。那些是：

ex

其中，左值到右值的转换不立即应用于A::a A::a[0] ，因此我们只考虑A::a。根据 [basic.def.odr]（3.2）/ 2 ，A::a[0]的潜在结果集为空，因此A::a[0] odr-used 通过这个表达。

现在，您可以说我们首先将A::a重写为A::a[0]。但这没有任何改变：*(A::a + 0)的可能值是

e

其中，只有第四个应用了左值到右值的转换，而 [basic.def.odr]（3.2）/ 2 表示这组潜在结果A::a A::a + 0 (A::a + 0) *(A::a + 0) 的内容为空。特别要注意的是，数组到指针的衰减是而不是左值到右值的转换（ [conv.lval]（4.1）），即使它转换为数组左值到指针右值 - 它是一个数组到指针的转换（ [conv.array]（4.2））。

第二次使用*(A::a + 0)：

A::a

根据标准，这与第一种情况没有什么不同。同样，int b [A::a[1]]; 是一个常量表达式，因此这是一个有效的数组绑定，但仍允许编译器在运行时发出代码来计算此值，并且数组绑定仍然 odr-uses A::a[1]。

特别注意，常量表达式（默认情况下）是可能被评估的表达式。每 [basic.def.odr]（3.2）/ 2 ：

  

表达式可能被评估，除非它是未评估的操作数（第5条）或其子表达式。

[expr]（5）/ 8 只是将我们重定向到其他子条款：

  

在某些情况下，出现未评估的操作数（5.2.8,5.3.3,5.3.7,7.1.6.2）。未评估未操作的操作数。

这些子条款（分别）表示某些A::a表达式的操作数，typeid的操作数，sizeof的操作数和noexcept的操作数未被评估操作数。没有其他类型的未评估操作数。

答案 1 :(得分：6)

是的，A::a odr-used 。

在C ++ 11中，相关的措辞是3.2p2 [basic.def.odr] ：

  

[...]一个名称显示为潜在评估表达式的变量是 odr-used ，除非它是满足出现在常量表达式（5.19）和立即应用左值到右值的转换（4.1）。 [...]

变量A::a的名称出现在声明int a = A::a[0]中，在完整表达式A::a[0]中，这是一个可能被评估的表达式。 A::a是：

  • 一个对象
  • 满足出现在常量表达式中的要求

但是，左值到右值的转换不立即应用于A::a;它应用于表达式A::a[0]。实际上，左值到右值的转换可能不适用于数组类型的对象（4.1p1）。

所以A::a odr-used 。

自C ++ 11以来，规则已经有所扩大。 DR712 是否使用了条件表达式的整数常量操作数？“引入了潜在结果集的概念表达式，允许x ? S::a : S::b等表达式避免使用 odr-use 。但是，虽然潜在结果集尊重诸如条件运算符和逗号运算符之类的运算符，但它不尊重索引或间接;所以A::a在C ++ 14的当前草案中仍然是 odr-used （截止日期为n3936）。

[我相信这是理查德史密斯的答案的缩写，但是没有提到自C ++ 11以来的变化。]

在When is a variable odr-used in C++14?，我们讨论了这个问题以及对第3.2节可能的措辞更改，以允许索引或间接数组以避免 odr-use 。

答案 2 :(得分：1)

不，它不是 odr-used 。

首先，您的数组及其元素都是 literal 类型：

  

[C++11: 3.9/10]:类型是文字类型，如果它是：

     
      
  • 标量类型;或
    •   
  • 带有
    • 的班级类型（第9条）   
  • 一个简单的复制构造函数，
    •   
  • 没有非平凡的移动构造函数，
    •   
  • 一个简单的析构函数，
    •   
  • 除了复制或移动构造函数之外的普通默认构造函数或至少一个constexpr构造函数，并且
    •   
  • 所有非静态数据成员和文字类型的基类;或
    •   
  • 文字类型数组。
    •   

现在我们查看 odr-used 规则：

  

[C++11: 3.2/2]: [..] 一个变量或非重载函数，其名称显示为可能已评估的表达式 odr-used ，除非它是一个满足出现在常数表达式（5.19）中的要求的对象，并立即应用左值到右值的转换（4.1）。 [..]

在这里，我们已经参考了常量表达式的规则，它们不包含任何禁止初始化器成为常量表达式的规则;相关段落是：

  

[C++11: 5.19/2]: 条件表达式是一个常量表达式，除非它涉及以下其中一项作为潜在评估的子表达式 [..] ：

     
      
  • [..]
    •   
  • 左值到右值的转换（4.1），除非它适用于   
        
    • 整数或枚举类型的glvalue，它引用具有前面初始化的非易失性const对象，用常量表达式初始化，或
      •   
    • 文字类型的glvalue，指的是用constexpr定义的非易失性对象，或引用此类对象的子对象，或
      •   
    • 一个文字类型的glvalue，它引用一个用常量表达式初始化的非易失性临时对象;
      •   
    •   
  • [..]
    •   

（不要被制作名称“条件表达式”推迟：它是常量表达式的唯一产生，因此，我们正在寻找。）

然后，考虑A::a[0]到*(A::a + 0)的等价性，在数组到指针转换之后，你有一个 rvalue ：

  

[C++11: 4.2/1]:“N T数组”或“T未知范围数组”的左值或右值可以转换为类型“的prvalue”指向T的指针。结果是指向数组的第一个元素的指针。

然后在此右值上执行指针算术，结果也是 rvalue ，用于初始化a。这里没有左值到右值的转换，所以仍然没有违反“出现在常量表达式中的要求”。

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