为什么C++20范围适配器的返回视图不是常量表达式？

Question

请考虑以下代码：

#include <ranges>

int main() {
  constexpr int a[] = {1, 2, 3, 4};
  constexpr auto r = a | std::views::take(3);
  static_assert(*r.begin() == 1);
}

MSVC接受它，GCC却拒绝了它，显示以下信息：

<source>:5:44: error: 'std::ranges::take_view<std::ranges::ref_view<const int [4]> >{3, std::ranges::ref_view<const int [4]>{(& a)}}' is not a constant expression
    5 |   constexpr auto r = a | std::views::take(3);
      |                                            ^

为什么r不是常量表达式？

- 康桓瑋

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clang 也不喜欢这段代码，但稍有不同。它似乎在抱怨 a 不是一个数组？我不知道那里发生了什么。 - user14215102

@dratenik clang目前还没有实现P0896R4。 - 康桓瑋

Answer 1

范围位是一个转移话题。它可以概括为以下：

int main() {
  constexpr int a[] = {1, 2, 3, 4};
  constexpr auto r = a ;
}

我们不能创建一个指向数组a的第一个元素的constexpr指针。这种指针仅限于保存具有静态存储期的对象的地址。视图对象（作为其实现的一部分）将需要保留迭代器的副本（在我们的情况下为指针）。

由于r被声明为constexpr并且它内部持有一个指向对象的指针，那么该对象也必须具有静态存储期。实际上，修改代码如下：

static constexpr int a[] = {1, 2, 3, 4};

- StoryTeller - Unslander Monica

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这样的指针被限制只能保存具有静态存储期的对象的地址。即使对象是具有相同作用域的constexpr，为什么仍需要这样做？您能详细说明一下吗？ - Karl Knechtel

@KarlKnechtel - 对象被声明为constexpr只是使其在常量表达式中可用。它仍具有自动存储期，如果它的ODR被使用，则地址将位于“堆栈”上。这可能与直觉相反，但事实就是如此。要使指针成为constexpr，它必须持有一个在抽象机器中即使“已知”的值。只有静态对象的地址不会“移动”。 - StoryTeller - Unslander Monica

哦，我明白你的意思了。因为 a 会在堆栈上，所以它的地址在编译时无法确定。 - Karl Knechtel