Question

此代码可以使用clang和gcc很好地编译。

template<size_t n>
struct N {
    static constexpr size_t v = n;
};

template<size_t n>
constexpr bool operator<(N<n>, size_t n2) {
    return n < n2;
}

template<typename N>
constexpr void foo(N v) {
    static_assert(v < 5);
}

int main()
{
    foo(N<3>{});
    return 0;
}

但是，如果我使用MSVC，则会收到错误消息v < 5不是常量表达式。我可以理解为什么MSVC会这样认为，但是我认为这是错误的，而clang / gcc是正确的。是MSVC的错误吗？

Answer 1

是的，MSVC在这里是错误的。

代码格式正确似乎是违反直觉的，因为不是常量表达式的v怎么可能在常量表达式中使用？

那为什么允许它？首先，请非正式地考虑，如果表达式的计算结果是glvalue，而该值本身不是常量表达式，也不是封闭表达式（[expr.const]p2.7之外的变量），则它不是常量表达式。

第二，operator<是constexpr。

现在，发生的情况是v < 5是有效的常量表达式。要了解这一点，让我们对表达式进行评估。

我们有：

v < 5呼叫您的constexpr operator<
将复制这两个参数（它们都是文字，并且都不计算为非constexpr对象）
n2在v < 5的评估中开始了它的生活，并且是字面意义
n是非类型模板参数，因此可以在常量表达式中使用
最后，n < n2调用一个内置运算符。

所有这些都不会违反[expr.const]p2中的任何要点，因此，结果表达式实际上是一个常量表达式，可用作static_assert的参数。

这些类型的表达式称为converted constant expressions。

这是一个简化的示例：

struct Foo {
  constexpr operator bool() { return true; }
};

int main() {
  Foo f;
  static_assert(f);
}

Answer 2

此处的MSVC不正确，让我们从代码的简化版本开始：

struct N {
    static constexpr size_t v = 0;
};

constexpr 
  bool operator<(N n1, size_t n2) {
    return n1.v < n2;
}

  void foo(N v) {
    static_assert(v < 5, ""); // C++11 does not allow terse form
}

我们将首先查看static_assert，是否违反了任何常量表达式规则？如果我们看[expr.const]p2.2：

调用常量类或constexpr以外的constexpr构造函数函数[注：像往常一样应用重载分辨率（13.3）-尾注];

我们很好，operator<是constexpr函数，N的副本构造函数是文字类的constexpr构造函数。

移动到operator<并检查比较n1.v < n2，如果我们看一下[expr.const]p2.9：

从左值到右值的转换（4.1），除非将其应用于
  -整数或枚举类型的glvalue，它引用具有先前初始化的非易失性const对象，并使用常量表达式或
进行初始化   -文字类型的glvalue，它引用用constexpr定义的非易失性对象，或引用   到此类对象的子对象，或
  -文字类型的glvalue，它引用其生存期未达到的非易失性临时对象   结束，用常量表达式初始化

我们在这里也很好。在原始示例中，我们指的是在常量表达式中可用的模板非类型参数，因此相同的推理也适用于这种情况。 <的两个操作数都是可用的常量表达式。

即使clang和gcc接受MSVC still treats the simplified case as ill-formed，我们也可以看到它。

Answer 3

如果您已经声明：

template<size_t n>
struct N {
  int i;
  static constexpr size_t v = n;
 };

演示here。

MSVC，Clang和GCC都会拒绝您的代码。原因是将v复制到operator<的第一个参数中。这样的副本是对v的求值，而v不是常数表达式。

在您的情况下，N是一个空类。我不认为该标准指定了此类的副本构造函数是否应访问对象¹（core language issue 1701）的内存。因此，编译器显示的行为取决于是否访问空类的对象的内存。

Clang和GCC，在传递具有参数的空类时不访问对象的内存，但是MSVC：参见此compiler explorer link

所以我认为所有编译器都是正确的。

¹访问对象的内存表示以复制填充位将涉及reinterpret_cast（或等效值），在常量表达式中也禁止使用。

MSVC和constexpr函数参数？

3 个答案: