将静态 constexpr 类成员分配给运行时变量

2023-11-27

我知道有很多类似的问题,但又有些不同的问题。这是关于以下情况:

#include <iostream>
#include <array>

template<typename T> class MyClass
{
public:
    static constexpr std::array<T,4> ARRAY {{4, 3, 1, 5}};
};

int main()
{
    constexpr std::array<int, 4> my_array(MyClass<int>::ARRAY); // works fine -> can use the ARRAY to initialize constexpr std::array

    constexpr int VALUE = 5*MyClass<int>::ARRAY[0]; // works also fine

    int value;
    value = my_array[0]; // can assign from constexpr
    value = MyClass<int>::ARRAY[0]; // undefined reference to `MyClass<int>::ARRAY

    std::cout << VALUE << std::endl;
    std::cout << value << std::endl;

    return 0;
}

据我所理解constexpr用于编译时常量。因此编译器已经可以进行一些计算,例如计算VALUE。我也可以明显地定义一个constexpr std::array<,>,我可以从中将值分配给运行时变量。我希望编译器已经设置value = 4进入可执行程序,以避免加载操作。但是,我无法直接从静态成员分配,出现错误

undefined reference to `MyClass<int>::ARRAY'
clang-3.7: error: linker command failed with exit code 1

这对我来说没有意义,因为它可以通过另一个中间步骤来完成constexpr多变的。

所以我的问题是:为什么类的 static constexpr 成员不能分配给运行时变量?

注意:在我的MWE中,该类是模板类,这不会影响错误。然而,我最初对这个特殊情况感兴趣,我希望它对于非模板类来说更通用。

(编译器是clang++ or g++ with -std=c++11- 他们给出了同样的错误)

编辑:@Bryan Chen:忘记了输出行。现在已添加。


The undefined reference是一个链接器错误。规则是如果一个变量是odr-used那么它必须有一个定义。这甚至适用于constexpr变量。

与大多数 ODR 规则一样,违反它是未定义的行为,不需要诊断(这可以解释为什么您在使用该值时没有看到任何诊断)。

要修复该错误,请在类外部添加定义:

template<typename T> constexpr std::array<T,4> MyClass<T>::ARRAY;

由于它是一个模板,您实际上可以将其放入标头中,而不是通常情况下定义恰好放在一个中.cpp file.


这里的主要问题是是否ARRAY[0]算作odr-use。根据这个详细的帖子,在 C++11 和 C++14 中,索引数组确实算作odr-use,但这被改变了DR 1926针对 C++14 提起诉讼,不odr-use.

However,那就是谈论内置数组。我不知道同样的理由是否适用于std::array,我觉得 [basic.def.odr]/3 的文字很难理解。根据cppreference 的非正式定义, std::array::operator[]会导致odr-use数组的原因是它的返回值绑定了对数组的引用。

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