文字类型在运行时的惊人行为

Question

我对使用clang 3.9编译的此代码的行为感到有些困惑：

struct A {
    constexpr A() = default;
    A(const A&) = delete;
    constexpr A(A&&) {}
    A& operator =(const A&) = delete;
    constexpr A& operator =(A&&) { return *this; }
    constexpr operator bool() const { return &self == this; }
private:
    A& self{*this};
};

constexpr A fooA() { return {}; }    

int main(int argc, const char * argv[]) {
    static_assert(fooA(), "");
    return fooA();
}

Godbolt链接：https://godbolt.org/g/CDFXAc 对于fooA，静态/编译时评估已正确进行；然而在运行时，构造函数似乎被完全省略了。 static_assert没有触发（如预期的那样），但是main函数仍然返回0。这是因为A是字面类型还是编译器bug呢？

如果是前者，请提供任何与标准相关的参考资料。

- Oleg Bogdanov

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Godbolt 上的 GCC 6.3 失败了这个断言。 - AnT stands with Russia

@AnT 是的，7.0也可以，但这证明了什么？ - Oleg Bogdanov

@ildjarn，您想详细说明哪部分是未定义行为吗？ - Oleg Bogdanov

只是一个Clang的错误。 - Oliv

Answer 1

这里是一个更为简化的例子：

struct A {
    constexpr A() : self(this) { }
    A* self;
};

int main() {
    constexpr A a{};
}

由于在初始化程序中使用this，因此无论是gcc还是clang都不接受此代码。但是，在constexpr构造函数中，只要它在一个常量表达式中，this是允许的，根据N3652。MSVC正确处理了这个问题。

- Barry

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在你的情况下，编译器不喜欢这段代码，而在我的问题中，编译器确实喜欢它，只是我不喜欢它产生的结果 :) - Oleg Bogdanov

如果您的代码无法编译，但 OP 的代码可以编译，则这不是 OP 问题的简化示例。 - M.M

@M.M 这是同样的问题 - 两个编译器都在处理 this 时出现了错误，它们恰好做了不同的错误事情，并且是不一致的错误事情，但这是同一个根本问题。 - Barry

此外，gcc无法编译OP的代码。Clang可以编译它，但会执行矛盾的操作。 - Barry

如果你在原始代码链接中直接返回A{}，你会得到预期的行为，问题出在fooA上。 - dlavila

Answer 2

问题在于输出结果取决于是否执行复制省略（如果没有，则将self初始化为临时值，因此fooA()变为非const并且其声明无效，然后您会得到意外的行为。在标准中，在这种情况下（对于c++14），没有强制要求复制省略，因此不同编译器会产生不同的行为。您可以在此报告中获取有关此问题的更多详细信息。

- dlavila

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即使发生复制省略，拷贝构造函数仍然需要可用/可见，而在我的情况下它被删除了。 - Oleg Bogdanov

我指的是：当发生复制省略（直到C++17）在那些不保证复制省略的情况下，如果它发生了（自C++17以来），并且未调用复制/移动构造函数，则必须存在且可访问该构造函数（就像没有进行任何优化一样），否则程序将是非法的。 - Oleg Bogdanov

确切地说，这是自C++17以来的事情，如果不保证复制省略并且进行拷贝构造，则在C++14中不需要可见的拷贝构造函数。只需要看一下这个godbolt，你会发现在两种情况下都会调用构造函数，但是在第一种情况(fooA)中，self被初始化为一个临时变量，当bool()被调用时，A指向了另一个地址。 - dlavila

这句话也在我的Godblot链接中，被某人“为了清晰而删除”从问题中移除了… - Oleg Bogdanov

A是在fooA内部构建并通过值返回的，这听起来像是RVO的候选者。 - dlavila