具有可变成员的Constexpr对象

Question

我想出了这个类:

class Point
{
public:
    int X, Y;
    mutable int Z;

    constexpr Point(int x, int y) :X (x), Y(y), Z(0)
    { }

    constexpr int GetX() const
    {
        // Z++; // Wont compile, but following expression is valid!
        return X+Z;
    }

    int GetY() const
    {
        Z++;
        return Y;
    }

    void FoolConst() const
    {
        Z++;
    }
};

这里是用法:

template<int S>
void foo()
{
    std::cout << S << std::endl;
}

int main()
{   
    constexpr Point pt(10, 20);

    pt.FoolConst();

    char arr[pt.GetX()]; // Both compile, but GCC is using extended `new`

    foo<pt.GetX()>(); // GCC fails, VC compiles

    std::cout << sizeof(arr); // 10 (MSVC), 11 (GCC)
    std::cout << pt.GetX();  // 11 (MSVC), 11(GCC)
}

问题：

• 为什么GetX使用X Z作为返回表达式编译得很好（Z不是instexpr）。
• 如何调用FoolConst和GetY方法的constexpr对象（pt) ?
• main中GetX的行为在编译器中是不同的。MSVC可以使用int作为模板参数进行编译，而GCC（IdeOne）不会编译它。

对于一个编译器来说< code>constexpr GetX是真正的< code>constexpr，但是对于另一个编译器来说，如果涉及到< code>X Z就不是了。如果我移除< code> Z并简单地< code >返回X GCC就可以了。

我的问题是非常基本的：如果对象是共识，它怎么能调用一个非共识方法呢？

Answer 1

答案：

为什么GetX使用X Y作为返回表达式编译得很好（Z不是instexpr）。

• 因为在用constexprhtml" target="_blank">声明之后，整个对象都是常量。对象的常量总是由所有成员派生，除非成员声明为mutable

如何从constexpr对象（pt）中调用FoolConst和 methods？在编译器中， GetX在main中的行为是不同的。MSVC可以用int作为模板参数编译，而GCC（IdeOne）不会编译它。

< Li > gcc 4 . 8 . 3对我有效。只要不在< code>GetX()中使用< code>Z，一切都很好，因为使用< code>mutable字段会破坏< code>constexpr(o gcc的行为有点误导，因为它应该在< code>GetX()的定义中报告错误:要么必须定义它，要么不能是< code > const expr ，要么在定义它时不能使用在 < li >如果您有一个编译器，它编译fine，将< code>GetX()的结果作为模板参数传递，该参数引用< code>mutable字段，那么它肯定违反了标准，并且这种行为实际上是未定义的，因为无论z的运行时值发生什么变化，它都应该产生相同的结果(由于它在编译时被解析的事实)。

Answer 2

海湾合作委员会就在这里。C 14 标准 [基本型限定符]：

—const对象是const T类型的对象或此类对象的不可变子对象。

所以，在你的例子中，Z是非常量，因此不能用在常量表达式中，就像GCC所说的:

error: mutable 'Point::Z' is not usable in a constant expression

Answer 3

常量表达式不能访问可变子对象。这在[expr.const]/2中：

条件表达式< code>e是一个核心常量表达式，除非按照抽象机器(1.9)的规则，对e的求值将计算以下表达式之一:[...]

• 左值到右值转换（4.1），除非它应用于[...]
  • 一个非易失性 glvalue，指的是用 constexpr 定义的非易失性对象，或者是指此类对象的非可变子对象 [...]

  因此< code>GetX不能在常量表达式中使用，例如作为模板参数< code>foo

  在回答您的具体问题时：

  < li >为什么GetX用X Y作为返回表达式编译得很好(Z不是constexpr)。

  编译器不需要检查constexpr函数（包括成员函数）在定义时是否完全有效，只有在使用时才需要检查。它确实需要检查一些事情，比如不使用goto[dcl.constexpr]/3，但不需要检查定义访问哪些对象。这是因为constexpr函数是否可以在常量表达式中使用取决于其参数的值。

  事实上，由于GetX无条件访问Z，您的程序严格按照[dcl.constexpr]/5具有未定义的行为：

  对于非模板的非默认constexpr函数或非模板的、非默认的、非继承的constexpl构造函数，如果不存在参数值，以致函数或构造函数的调用可能是核心常量表达式（5.19）的求值子表达式，则程序格式错误；无需诊断。

  “格式不良；“不需要诊断”是程序行为未定义的另一种说法。

  < li >如何从constexpr对象(pt)中调用FoolConst和GetY方法？

  那绝对好；从该对象的非constexpr成员函数的角度来看，声明为constexpr的对象只是一个constobject。

  • 在编译器中，GetX在main中的行为是不同的。MSVC可以用int作为模板参数编译，而GCC（IdeOne）不会编译它

  不幸的是，这两个编译器都是正确的；您的程序在GetX的定义中有未定义的行为，因此编译器没有一个正确的行为。