可能的constexpr函数错误？

Question

以下代码是否正确使用constexpr功能？它实际上试图以各种方式访问​​static constexpr成员变量_size。

使用g++编译时没有问题，但使用msvc-2017 / 2019和clang失败。

可通过godbolt here进行测试的代码示例。

---

如果用等效的宏替代方法代替constexpr函数，似乎可以在任何地方进行编译。取消注释USE_MACRO_WORKAROUND进行测试。

对我来说，这似乎暗示了与constexpr函数有关的编译器错误？

（由于宏版本有效，这表明编译器应该具有足够的编译时信息来处理constexpr函数。显然g++可以做到这一点...]

---

（此示例仅是一个简单的设计。实际代码是this library的一部分。

#include <cstddef>

//define USE_MACRO_WORKAROUND

template <size_t N = +1>
struct expansion 
{
    size_t static constexpr _size = N ;
    double                  _xdat [ N ] ;
};

#if defined(USE_MACRO_WORKAROUND)

// ugly macro-based hack that's equiv. to compile 
// time foo()...
// does compile everywhere

#define foo(_aa, _bb) _aa._size + _bb._size

#else

// why does this cause problems? works for g++ 7,
// 8, 9, but not msvc, etc

template <size_t NA, size_t NB>
inline size_t constexpr foo (
    expansion <NA> const& _aa,
    expansion <NB> const& _bb
    )
{
    return _aa._size + _bb._size;
}

#endif  //USE_MACRO_WORKAROUND

template <size_t NA, size_t NB>
inline void goo (
    expansion <NA> const& _xx,
    expansion <NB> const& _yy
    )
{   // this will not compile with msvc, reporting
    // C2131: expression did not evaluate to a constant
    expansion<foo(_xx, _yy)> _tt;
}

int main ()
{
    expansion< 2 > _x2;
    expansion< 4 > _x4;

    // this seems to work for both g++ and msvc
    expansion<foo(_x2, _x4)> _x6;

    // via msvc, this leads to the errors above
    goo (_x2, _x4) ;

    return 0;
}

Answer 1

根据cppreference.com：

可以将引用变量声明为constexpr（它们的初始化程序必须是引用常量表达式：]

该程序的问题是，您试图在constexpr上下文中使用对运行时变量的引用（在main的开头声明）。尽管在对象内部访问的变量是全局状态（静态），并且在constexpr上下文内部，但是在这种情况下不能使用这些运行时变量的地址。除了GCC 9.0及更早版本，我无法获得您提供的使用任何现代编译器进行编译的代码。 GCC中继编译失败。

我能够使用对我们（系统级程序员，Matt Godbolt's Compiler Explorer）可用的最佳工具之一对此进行测试。Simplified example

有趣的是，如果我们决定在调用goo()时按值复制它们，则可以使用这些变量。通过从函数签名中删除“＆”号，我能够使该程序在每个clang，gcc和msvc的多个版本上进行编译：

#include <cstddef>
#include <iostream>

template <
    size_t N = +1
         >
class expansion
{
public:
    size_t static constexpr _size = N ;

    double                  _xdat [ N ] ;
    size_t                  _xlen = 0 ;
};

template <
    size_t NA, size_t NB
         >
inline size_t constexpr foo (
    expansion <NA> const& _aa,
    expansion <NB> const& _bb
    )
{
    return _aa._size + _bb._size;
}

template <
    size_t NA, size_t NB
         >
inline void goo (
    expansion <NA> const _xx,
    expansion <NB> const _yy
    )
{
    // this will not compile with msvc, reporting
    // C2131: expression did not evaluate to a constant
    size_t
    constexpr _nn = foo(_xx, _yy);

    expansion<_nn> _tt;
}

int main ()
{
    expansion< 2 > _x2;
    expansion< 4 > _x4;

    // this seems to work for both g++ and msvc
    size_t
    constexpr _n6 = foo(_x2, _x4);

    expansion<_n6> _x6;

    // via msvc, this leads to the errors above
    goo (_x2, _x4) ;

    std::cout << _n6 << std::endl;

    return 0;
}
编辑：

因为我无法确认它是否是编译器错误，（因为我无法复制您说的结果），我希望我能够帮助您使用提供的代码，因为是您遇到的合法用例。