使用部分定义的类的模板化Constexr函数调用更改后续结果

Question

我有一个结构，它有一个静态函数的多个重载，采用了一些< code >计数器

struct S {
    static void fn(counter<1>);
    static void fn(counter<2>);
    static void fn(counter<3>);
};

模板化的的函数可用于查找该类中的特定重载：

template <typename T>
inline constexpr size_t count_fns() {
    // 'defines_fn' is a type trait, full code in demo link
    if constexpr (defines_fn<T, counter<99> >::value) { return  99; }
    if constexpr (defines_fn<T, counter<98> >::value) { return  98; }
    if constexpr (defines_fn<T, counter<97> >::value) { return  97; }
    // [...]
    if constexpr (defines_fn<T, counter<3> >::value) { return  3; }
    if constexpr (defines_fn<T, counter<2> >::value) { return  2; }
    if constexpr (defines_fn<T, counter<1> >::value) { return  1; }
    return 0;
}

在通常情况下，< code>count_fns

但是，添加调用< code>count_fns的内联静态变量会改变一些事情:

struct U {
    static void fn(counter<1>);
    static void fn(counter<2>);
    static constexpr size_t C0 = count_fns<U>();  // C0 is 2
    static void fn(counter<3>);
};

static_assert(count_fns<U>() == 3, " <-- fails, value is actually 'still' 2");

Godbolt认为这种行为在编译器中是一致的(MSVC，gcc，clang): Demo

这是意料之中的，还是Constexr解释器的某种未定义行为？

以下是counter和defines_fn的定义：

template <size_t Value>
struct counter {
    static constexpr size_t value = Value;
};

template <typename T, typename Arg, class = void>
struct defines_fn { static constexpr bool value = false; };

template <typename T, typename Arg>
struct defines_fn<T, Arg, std::void_t<decltype(T::fn(std::declval<Arg>()))> >
{
    static constexpr bool value = true;
};

Answer 1

标准中用来管理这类代码的部分是[temp.point]。不幸的是，它被认为是有缺陷的。水煤浆287

该标准从技术上说，在您的示例中，其中< code>count_fns

static void fn(counter<2 * C0>);

现在看来，我们有一个循环依赖。

CWG 287关注类模板特殊化。这些问题有点不同，因为[temp.point]说（例如）如果您要在U的定义中引用类模板特殊化，那么实例化点将在U的定义之前。（我还没有弄清楚为什么类模板和函数模板的规则不同。）

为了解决这两种情况下的问题，似乎“常识”方法是，从类定义中引用的模板和非模板构造都应该能够看到以前声明的类成员（这适用于函数和类模板特殊化）。（如果引用它们的上下文是完整类上下文，它们应该能够看到类的所有成员。这可能吗？还是会导致其他问题？我不确定。所以我现在要避免这个问题。）

遵循这一原则，如果＜code＞C0＜/code＞的初始值设定项需要模板专用化，编译器似乎会将实例化点放置在＜code＞CO＜/code＜的声明之前或之后。在实现之前还是之后存在差异，但在任何情况下，都是在C0之前的成员声明之后，而在C0之后的成员声明之前。所有主要的编译器似乎都同意这一点。

count_fns的第二次实例化

所以这似乎就是你看到你所看到的行为的原因。不管是对是错，我们都不能说，直到CWG 287被修复。