为什么非静态数据成员不能成为constexpr？

Question

这是有效的代码：

struct S {
  constexpr S(int x, int y): xVal(x), yVal(y) {}
  constexpr S(int x): xVal(x) {}
  constexpr S() {}

  const int xVal { 0 };
  const int yVal { 0 };
};

但在这里我非常想宣布xVal和yVal constexpr - 就像这样：

struct S {
  constexpr S(int x, int y): xVal(x), yVal(y) {}
  constexpr S(int x): xVal(x) {}
  constexpr S() {}

  constexpr int xVal { 0 };         // error!
  constexpr int yVal { 0 };         // error!
};

如上所述，代码不会编译。原因是（根据7.1.5 / 1），只能声明静态数据成员constexpr。但为什么？

Answer 1

考虑constexpr的含义。这意味着我可以在编译时解析这个值。

因此，类的成员变量本身不能是constexpr ... xVal所属的实例在实例化时间之前不存在！拥有xVal的东西可能是constexp，这会使xVal成为constexpr，但xVal永远不会是constexpr

这并不意味着这些值不能是const表达式......实际上，类的constexpr实例可以将变量用作const表达式：

struct S {
  constexpr S(int x, int y): xVal(x), yVal(y) {}
  constexpr S(int x): xVal(x) {}
  constexpr S() {}

  int xVal { 0 };
  int yVal { 0 };
};

constexpr S s;

template <int f>//requires a constexpr
int foo() {return f;}

int main()
{
   cout << "Hello World" << foo<s.xVal>( )<< endl; 

   return 0;
}

编辑：所以下面有很多讨论回顾过这里有一些隐含的问题。

“为什么我不能通过声明其成员是constexpr来强制执行类的所有实例？”

采用以下示例：

//a.h
struct S;
struct A {std::unique_ptr<S> x; void Foo(); A();/*assume A() tries to instantiate an x*/}

//main.cpp

int main(int argc, char** argv) {
  A a;
  a->foo();
}


//S.h
struct S {
  constexpr S(int x, int y): xVal(x), yVal(y) {}
  constexpr S(int x): xVal(x) {}
  constexpr S() {}

  constexpr int xVal { 0 };         // error!
  constexpr int yVal { 0 };
};

A和S的定义可能在完全不同的编译单元中，因此S必须是constexpr的事实可能直到链接时才知道，特别是如果忘记了A的实现。这种模棱两可的案例很难调试并且难以实现。更糟糕的是，S的接口可以完全暴露在共享库，COM接口等中......这可能完全改变共享库的所有基础结构，这可能是不可接受的。

另一个原因是传染性如何。如果一个类的任何成员是constexpr，那么所有成员（及其所有成员）和所有实例都必须是constexpr。采取以下方案：

//S.h
struct S {
  constexpr S(int x, int y): xVal(x), yVal(y) {}
  constexpr S(int x): xVal(x) {}
  constexpr S() {}

  constexpr int xVal { 0 };         // error!
  int yVal { 0 };
};

S的任何实例都必须constexpr才能独占constexpr xval。 yVal因constexpr而成为xVal。没有技术编译器的原因你不能这样做（我不认为）但它感觉不像C ++一样。

“好的，但我非常希望制作一个类constexpr的所有实例。阻止我这样做的技术限制是什么。”

除了标准委员会之外，没有其他人认为这不是一个好主意。就个人而言，我发现它的实用性很小......我真的不想定义人们如何使用我的类，只是定义我的类在使用它时的行为方式。当他们使用它时，他们可以将特定实例声明为constexpr（如上所述）。如果我有一些代码块，我想要一个constexpr实例，我会用模板来做：

template <S s>
function int bar(){return s.xVal;}

int main()
{
   cout << "Hello World" << foo<bar<s>()>( )<< endl; 

   return 0;
}

虽然我认为你最好使用constexpr功能，可以在限制性非限制性方式中使用吗？

constexpr int bar(S s) { return s.xVal; }