指向数据成员转换的 Constexpr 指针

Question

GCC 8.2.1和MSVC 19.20编译以下代码，但Clang 8.0.0和ICC 19.0.1无法这样做。

// Base class.
struct Base {};

// Data class.
struct Data { int foo; };

// Derived class.
struct Derived : Base, Data { int bar; };

// Main function.
int main()
{
  constexpr int Data::* data_p{ &Data::foo };
  constexpr int Derived::* derived_p{ data_p };
  constexpr int Base::* base_p{ static_cast<int Base::*>(derived_p) };

  return (base_p == nullptr);
}

Clang 8.0.0 的错误消息如下：

case.cpp:16:33: error: constexpr variable 'base_p' must be initialized by a constant expression
  constexpr int Base::* base_p{ static_cast<int Base::*>(derived_p) };
                              ~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

我注意到它在两种情况下可以用Clang编译：

• 从最后一个定义中删除括性
• 将线括括括词 int 派生：:* derived_p{ data_p }; 替换为 constexpr int 派生：:* derived_p{

是否应该编译括词表达式（使 Clang 和 ICC 失败的表达式）？




Answer 1

我认为最后一行根本不合法，constexpr或不合法。

>

可以将指向基类成员的指针转换为指向派生类成员的指针，但不能执行相反操作。关于指向类实例本身的指针之间的转换，指向成员的指针转换是逆变的。这就是为什么你需要static_cast来强制编译器接受此输入，即使Base有一个int数据成员，你可以用指向成员的指针来引用它（见下文2）。

这也是有意义的:一个< code>Derived是一个< code>Base，因此一个< code>Derived实例有一个其父< code>Base类的子对象。现在，一个指向成员的指针并不是真正的指针，它是一个偏移量，只能和一个指向实际实例的地址一起使用。< code>Base内的任何偏移量也是< code>Derived内的有效偏移量，但是< code>Derived内的某些偏移量不是< code>Base内的有效偏移量。

< code>Base没有< code>int数据成员。你希望如何使用这个指向成员的指针？它捕获的偏移量可能引用< code>Derived实例中的< code>Data子对象，但这在运行时应该是UB，在编译时应该是编译器错误。

因此，gcc也应该拒绝该片段，叮当声和icc是正确的。

Answer 2

匿名用户

我相信GCC和MSVC是正确的，这段代码应该可以编译。

< code>data_p指向< code>Data的成员< code>foo。< code>derived_p通过指向成员转换[conv.mem]/2的隐式指针指向< code>Derived的< code>Data基类子对象的成员< code>foo。

来自 [静态施法]/12

类型为"指向cv1T类型的D成员的指针"的prvalue可以转换为类型为"指向cv2T类型的B成员的指针"的prvalue，其中B是D的基类，如果cv2与cv1具有相同的cv限定，或者cv限定大于cv1。[…]如果classB包含原始成员，或者是包含原始成员的类的基类或派生类，则指向成员的结果指针指向原始成员。否则，行为未定义。[注意：虽然classB不需要包含原始成员，但通过指向成员的指针执行间接的对象的动态类型必须包含原始成员；参见[expr.mptr.oper]。-结束注释]

正如@geza在他下面的评论中所指出的，类< code>Base是< code>Derived的基类，后者在其< code>Data基类子对象中包含原始成员< code>Data::foo(上面引文中的注释似乎是支持这种解释的进一步证据)。因此，用于初始化< code>base_p的< code>static_cast是格式良好的，并且具有定义良好的行为。从< code >派生对象的< code>Base基类子对象的角度来看，结果指针指向< code >派生对象的< code>Data::foo成员。

要初始化constexpr对象，需要一个常量表达式[dcl.constexpr]/9。我们的表达式（static_cast的结果）是一个核心常量表达式，因为[expr.const]/2中没有其他内容。它也是一个常量表达式，因为它是一个满足[expr.const]/5中列出的所有约束的prvalue。