C++ constexpr自动成员函数。Clang问题？

Question

C++ constexpr自动成员函数。Clang问题？

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 #include <utility>

 struct A {
     constexpr auto one(int a) {
         return std::integral_constant<int, _data[a]>{};
     }
     constexpr int  two(int a) const {
         return _data[a];
     }

     int _data[10];
 };

 int main() {
     constexpr auto ex = A{{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}};

     std::integral_constant<int, ex.two(3)> b{};
 }

以上代码在最新版本的Clang编译器中无法通过编译。错误出现在one()成员函数中，错误信息如下：

cc.cpp:57:44: note: implicit use of 'this' pointer is only allowed 
  within the evaluation of a call to a 'constexpr' member function.

显然，该函数被标记为constexpr，如果您注释掉one()成员，一切都能顺利编译。因此，我们显然可以从ex创建integral_constant，但是不能直接从struct中创建吗？当我需要auto返回类型推导时，它似乎失败并声称该函数不是constexpr？这是否合理？我觉得这不应该是问题，如果这是预期的行为，我会感到惊讶。

- pat

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_data[a] 不是 A::one 内的常量表达式。请注意，constexpr 函数仍然可以在运行时调用，例如，如果您提供的参数只在运行时才知道。 - dyp

2

据我所知，在这两个成员函数中，_data[a] 都不是常量表达式。但是，constexpr 函数可以由非常量表达式组成。规则是：在需要常量表达式的上下文中，不能评估非常量表达式（包括 constexpr 函数的部分）。此外，必须有一种方式可以在需要常量表达式的上下文中合法地调用 constexpr 函数。 - dyp

@dyp 你忽略了constexpr是一个限定符，其行为取决于调用站点。因此，two知道A是constexpr，并且do是this->data[a]。有趣的部分是为什么它认为one是不合法的。 - polkovnikov.ph

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@polkovnikov.ph 的 two 函数不知道该实例已被声明为 constexpr。请考虑使用 A a {rand()}; a.two(0)。这是完全合法的，但函数调用表达式 a.two(0) 不能成为常量表达式。 - dyp

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@polkovnikov.ph 注意，我只是使用了 a.two(0)，但你正在一个需要常量表达式的上下文中使用它。正如我所说：在这个例子中，a.two(0) 是合法的，但它本身不是一个常量表达式，也不能在常量表达式中求值。 - dyp

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2个回答

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constexpr函数被设计成可以在编译时和运行时都能调用。
如果你可以省略constexpr并获得一个适当的普通函数，那么带有constexpr函数的代码是完全正确的。换句话说，它必须作为运行时函数进行编译。
如果constexpr函数的主体无法在编译时计算，则仍将其编译，但您无法在编译时上下文（例如模板参数）中使用它。
如果对constexpr对象调用constexpr方法，则认为this是constexpr。

对于one，它是不合法的，因为当它编译为运行时运行时，_data[a]被视为运行时表达式，因为a不是常量表达式，即使this和this->_data是。

对于two，它可以正常编译，因为在运行时可以正常工作，并且在编译时this与a一样是constexpr的，因此this->_data[a]是constexpr，一切正常。

- polkovnikov.ph

移除 one 函数编译正常，而 two 在编译时间上下文中被使用？ - pat

字面上来说，在这个例子中，我使用调用两个作为模板参数。 - pat

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可以查看英文原文，
原文链接

- Barry · Accepted Answer

如果您考虑[dcl.constexpr]/7中的这个语句：

“调用constexpr函数产生与调用等效的非constexpr函数相同的结果，除了constexpr函数的调用可以出现在常量表达式中。”

考虑非constexpr等效函数A :: one（）。_data [a]不能在常量表达式中使用（作为非类型模板参数），因为它涉及对this的评估（来自[expr.const]）：

条件表达式e是一个核心常量表达式，除非按照抽象机器（1.9）的规则，其评估将评估以下表达式之一：
(2.1) - this（5.1.1），除了在评估为e的constexpr函数或constexpr构造函数中；

由于非constexpr等效函数是不符合规范的，因此constexpr函数给出相同的结果是合理的。

另一方面，two（）是一个良好定义的成员函数，无论constexpr如何，您对ex.two（3）的使用都有效作为常量表达式-这就是为什么它编译的原因。