不能使用嵌套类的constexpr函数

Question

struct Foo
{
    struct Bar
    {
        int data = 0;

        //constexpr Bar() = default; // Doesn't work either
        constexpr Bar() : data(0) {}
    };

    static constexpr Bar bar = {}; // ERROR
    //static constexpr Bar bar = {0}; // Works if the ctor from Bar is removed
};

Clang 和 GCC（使用 std=c++20）说我尝试使用的构造函数未定义。但如果我将

constexpr

更改为

inline

，它就会起作用。我想了解使用“contexpr”有什么问题。

Answer 1

编译器分两遍解析一个类。第一遍处理成员变量和函数声明，第二遍处理函数主体，这允许您在该函数中使用在函数下面定义的成员变量。

当类嵌套时，第一遍遍历整个外部类（包括所有嵌套类），然后类似地第二遍遍历整个外部类（包括嵌套类）。

显然，

constexpr

静态变量初始化发生在第一遍期间，而非

constexpr

（

inline

）静态变量初始化发生在第二遍期间。

^{（上一段纯粹是根据编译器的行为方式进行的猜测。不确定这里的标准是什么，但这就是 GCC 和 Clang 的运行方式。）}

当你摆脱构造函数并执行

= {0}

时，即聚合初始化，它根本不使用构造函数，因此可以在第一遍中使用。

Answer 2

您看到的错误与

static constexpr Bar bar

内的

struct Foo

成员变量的初始化有关。当您定义

constexpr

变量时，初始化器必须是

constant expression

，这是比简单的

compile-time constant

更严格的要求。

在您的情况下，

Bar

的默认构造函数使用成员初始化语法将

data

初始化为

0

。虽然这看起来像一个常量表达式，但实际上它不符合 C++ 标准对常量表达式的要求。

要初始化

constexpr

变量，用于初始化它的表达式必须是常量表达式。让代码与

constexpr

配合使用的一种方法是将

Bar

的默认构造函数更改为

constexpr constructor

，如下所示：

struct Bar
{
    int data = 0;
   
    constexpr Bar() = default;
};

通过此更改，您应该能够将

bar

定义为

constexpr

变量：

static constexpr Bar bar = {};

请注意，只有当您使用支持非聚合类的

constexpr

构造函数（C++17 中引入）的编译器时，此更改才有效。如果您使用的是旧版本的 C++ 标准，则需要坚持使用

inline

关键字而不是

constexpr

。