将默认赋值运算符声明为constexpr：哪个编译器是正确的？

Question

考虑

struct A1 {
    constexpr A1& operator=(const A1&) = default;
    ~A1() {}
};
struct A2 {
    constexpr A2& operator=(const A2&) = default;
    ~A2() = default;
};
struct A3 {
    ~A3() = default;
    constexpr A3& operator=(const A3&) = default;
};

GCC和MSVC都接受这三个结构体。Clang拒绝A1和A2（但接受A3），并显示以下错误信息：

<source>:2:5: error: defaulted definition of copy assignment operator is not constexpr
    constexpr A1& operator=(const A1&) = default;
    ^
<source>:6:5: error: defaulted definition of copy assignment operator is not constexpr
    constexpr A2& operator=(const A2&) = default;
    ^
2 errors generated.

(演示)

哪个编译器是正确的，为什么？

- cpplearner

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好问题。以下只是猜测... 我们知道函数中的“constexpr”并不意味着“const”。它意味着该函数是否可以在编译时计算。默默创建的复制赋值运算符没有前缀“constexpr”。这意味着你拥有的“constexpr”是默默创建的那个的重载。然而，这个重载不能被默认，这就解释了错误。请查看以下3个代码示例：1) (clang) https://rextester.com/WLGFD87794, 2) (gcc) https://rextester.com/RMWQ86797, 3) (vc++) https://rextester.com/MXIHQ50551。 - Constantinos Glynos

Answer 1

我认为这三个编译器都是错误的。 [dcl.fct.def.default]/3 表示：

显式默认的函数只有在被隐式声明为constexpr时，才可被声明为constexpr或consteval，并且未定义为delete。如果一个函数在第一次声明时显式地被默认，那么如果隐式声明会被默认为constexpr，它就会被隐式地认为是constexpr。

何时会隐式声明复制赋值运算符为constexpr？[class.copy.assign]/10：

由此可见，如果

X是字面类型，且

[...]

则隐含定义的复制/移动赋值运算符是constexpr。

字面类型来自[basic.types]/10：

类型是字面类型的条件是：

[...]

一个可能带cv限定符的类类型，具有以下所有属性:

• 它有一个平凡的析构函数，
• [...]

所以A1没有一个平凡的析构函数，因此它的隐式复制赋值运算符不是constexpr。因此，该复制赋值运算符是不合法的（gcc和msvc错误接受）。

另外两个没问题，拒绝A2是clang的一个bug。

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请注意我引用的[dcl.fct.def.default]的最后一部分。如果您明确地使用默认值，实际上不需要添加constexpr。在可能的情况下，它将隐式constexpr。

- Barry

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如果不是constexpr，添加constexpr应该会给你一个错误，这可能非常有用。 - Yakk - Adam Nevraumont

Answer 2

C++17标准规定：

15.8.2 复制/移动赋值运算符 [class.copy.assign]
...

10 类X的复制/移动赋值运算符如果是默认的且未被定义为删除，则在其被odr-used（例如，当它被重载分辨率选择以分配给其类类型的对象时）或在其第一次声明后显式地默认时隐式定义。如果隐式定义的复制/移动赋值运算符是constexpr，则：
(10.1) — X是一个字面量类型，并且
(10.2) — 被选中以复制/移动每个直接基类子对象的赋值运算符是一个constexpr函数，并且
(10.3) — 对于X的每个非静态数据成员，如果它是类类型（或其数组），则被选中以复制/移动该成员的赋值运算符是一个constexpr函数。

复制赋值运算符在两种情况下满足上述要求。在第一种情况下，由于非平凡的析构函数，我们有一个非文字类型。

所以我认为Clang在拒绝第二种情况的代码时是错误的。

有一个与Clang相关的错误报告，标题为：默认析构函数防止对默认复制/移动运算符使用constexpr，它展示了与OP中代码相同的症状。

错误报告中的评论如下：

当注释掉默认析构函数（即未声明用户）时，错误就会消失。

和

如果在复制赋值运算符之前声明析构函数，则问题也会消失。

这对问题中的代码也是正确的。

正如@YSC指出的那样，这里还有另一个相关的引用：[dcl.fct.def.default]/3，其中指出：

如果一个明确默认的函数没有被定义为删除，那么只有当它会被隐式声明为constexpr时，才能将其声明为constexpr或consteval。如果一个函数在其第一次声明上明确默认，则如果隐式声明将会是constexpr，则隐含地被认为是constexpr。

- P.W

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相关内容：http://eel.is/c++draft/dcl.fct.def.default#3 和 http://eel.is/c++draft/class.copy.assign#10（已引用） - YSC

我可以翻译一下吗：改变析构函数和复制赋值函数的定义顺序（就像OP对struct A2和struct A3所做的那样）不应该对编译代码没有错误产生任何影响，对吗？ - Scheff's Cat