有没有什么方法可以让康斯特普尔对象引用/指向其他非静态的康斯特普尔对象？

Question

假设我想在编译时使用某种算法构建一个图形，然后计算图形中最终有多少节点。对于 constexpr 而不是模板元编程来说，这似乎是一个理想的情况，因为目标是产生值的计算，而不是真正的类型。我有一些有效的代码，但功能太新了，我担心编译器很宽容，我可以将部分标准解释为说我不能这样做。

#include <iostream>

struct A { int x; constexpr A(int i) noexcept : x{i} {} };
struct B { A& a; constexpr B(A& a) noexcept : a{a} {} };

constexpr int foo() { 
    A a{55};
    B b{a};
    return b.a.x;
}

template<int N>
void output()
{
    std::cout << N << std::endl;
}

int main() {
    // to be absolutely sure compile time eval'd,
    // pass as template arg
    constexpr auto b = foo();
    output<b>();
}

a和b实例都是在编译时创建的，它们具有相同的生存期，因此应该是“安全的”。但a是一个非静态对象，标准的这一部分似乎表示这是不允许的：

如果实体是具有静态存储持续时间的对象，不是临时对象，或者是其值满足上述约束的临时对象，或者它是一个函数，则该实体是常量表达式的允许结果。

那么我能还是不能？GCC和clang都很好。

Answer 1

在您的示例中:

B b{a};

b不是constexpr变量，草案C14节7.1.5[dcl.constexpr]p5中指出：

对象声明中使用的constexpr说明符将对象声明为const。此类对象应为文字类型，并应进行初始化。如果由构造函数调用初始化，则该调用应为常量表达式（5.19）。否则，或者如果引用声明中使用了constexpr说明符，则其初始值设定项中出现的每个完整表达式都应为常量表达式。[注意：在转换初始值设定项表达式时使用的每个隐式转换和用于初始化的每个构造函数调用都是这种完整表达式的一部分。-end Note]

不适用，但如果我们稍微修改您的示例：

int main() {
    constexpr auto b = foo();
    A a1(42) ;
    constexpr B b1( a1 ) ;
}

并引入b1，这是一个Constexr变量，那么这将不起作用（现场查看），clang说：

error: 'B{a1}' is not a constant expression
     constexpr B b1( a1 ) ;
                        ^

如果我们进一步修改上面的示例，如下所示：

static A a1(42) ;
constexpr B b1( a1 ) ;

它会起作用。constexpr 函数可用于 constexpr，但如果它不满足要求，则不会产生常量表达式。

Answer 2

简而言之，您不能在编译时传递非静态/临时值作为引用。可以将静态/全局值作为constexpr引用传递。但其他任何东西在编译时都不可用。

constexpr void foo() {
    int a; // run-time value.
    ...
}

一个明显的解决方案是按值传递。它发生在编译时，因此您可能无法获得通常的优化，但它也会在编译时发生。

http://ideone.com/J7mVj5

#include <iostream>

struct A { int x; constexpr A(int i) noexcept : x{i} {} };
struct B { A a; constexpr B(A a) noexcept : a{a} {} };

constexpr int foo() { 
    B b{55};
    return b.a.x;
}

template<int N>
void output()
{
    std::cout << N << std::endl;
}

int main() {
    // to be absolutely sure compile time eval'd,
    // pass as template arg
    constexpr auto b = foo();
    output<b>();
}

参见http://ideone.com/tw4jzG

Answer 3

是的，你的例子是符合要求的。

C 14放松的特殊之处在于常量表达式求值内部的中间结果本身不需要是常量表达式。

return 将左值到重值的转换应用于 b.a.x，因为该函数按值返回，而 b.a.x 为：

文字类型的非易失性glvalue，指的是其生命周期从e的计算开始的非易失性对象

（N4527 §5.20/2.7.4）

如果您试图保存对b.a.x的（悬空）引用，这将是一个问题。这不是你引用的“常量表达式的允许结果”。