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为什么枚举值的初始值设定项列表不被视为常量表达式?

constexpr c++17 language-lawyer c++

Miral · 技术社区 · 7 年前

在以下代码中(在本地和Wandbox上测试):

#include <iostream>

enum Types
{
    A, B, C, D
};

void print(std::initializer_list<Types> types)
{
    for (auto type : types)
    {
        std::cout << type << std::endl;
    }
}

int main()
{
    constexpr auto const group1 = { A, D };
    print(group1);
    return 0;
}

MSVC 15.8.5无法编译,原因是:

error C2131: expression did not evaluate to a constant
note: failure was caused by a read of a variable outside its lifetime
note: see usage of '$S1'

(均指包含 constexpr )

Clang 8(负责人)报道:

error: constexpr variable 'group1' must be initialized by a constant expression
    constexpr auto const group1 = { A, D };
                         ^        ~~~~~~~~
note: pointer to subobject of temporary is not a constant expression
note: temporary created here
    constexpr auto const group1 = { A, D };
                                  ^

gcc 9(负责人)报告:

In function 'int main()':
error: 'const std::initializer_list<const Types>{((const Types*)(&<anonymous>)), 2}' is not a constant expression
   18 |     constexpr auto const group1 = { A, D };
      |                                          ^
error: could not convert 'group1' from 'initializer_list<const Types>' to 'initializer_list<Types>'
   19 |     print(group1);
      |           ^~~~~~
      |           |
      |           initializer_list<const Types>

为什么?

首先,他们显然都认为EnUM ID是非恒定的,尽管它们显然是众所周知的编译时常量值。

第二,MSVC抱怨读在生命周期之外,但是 group1 它的价值应该贯穿于它在中国的使用 print .

第三,gcc有一个奇怪的常量对非常量的抱怨,我无法理解,因为初始化列表总是常量。

最后,除了gcc之外,所有人都会很高兴地编译和运行这段代码,如果 常量表达式 被移除。当然不是 必需的 在这种情况下,但我看不出有什么好的理由让它不起作用。

同时,只有当参数类型更改为时,gcc才会编译并运行代码 std::initializer_list<const Types> --做出这种更改会导致它无法在MSVC和clang中编译。

(有趣的是:gcc 8在参数类型发生变化的情况下,确实成功编译并运行了代码,包括 常量表达式 ,其中gcc 9出错。)

FWIW,将声明更改为:

    constexpr auto const group1 = std::array<Types, 2>{ A, D };

在所有三个编译器上编译和运行。所以这可能是 initializer_list 这本身就是一种行为不端的行为,而不是枚举值。但是语法更烦人。(使用合适的手机稍微不那么烦人 make_array 实现,但我仍然不明白为什么原始版本无效。)

    constexpr auto const group1 = std::array{ A, D };

由于C++17模板归纳,它也可以工作。虽然现在 打印 受不了 初始化列表 ; 它必须以通用容器/迭代器概念为模板,这很不方便。

2 回复 | 直到 7 年前

StoryTeller - Unslander Monica 7 年前

当你初始化一个 std::initializer_list 事情是这样的:

[dcl.init.list] (我的)

5 构造了std::initializer_list类型的对象从初始值设定项列表中 好像实现生成了具体化了一个N常量数组类型的PR值 ,其中N是初始值设定项列表中的元素数。该数组的每个元素是否使用初始值设定项的相应元素初始化副本并且std::initializer_list对象被构造为参考那个数组。[â 笔记 :构造函数或转换函数选择的副本应可在初始化列表。âââ 尾注 ]如果需要缩小转换要初始化任何元素,程序的格式都不正确。 [ 实例 :
struct X {
  X(std::initializer_list<double> v);
};
X x{ 1,2,3 };
初始化的实现方式大致相当于这是:
const double __a[3] = {double{1}, double{2}, double{3}};
X x(std::initializer_list<double>(__a, __a+3));
假设实现可以构造一个初始值设定项列表对象和一对指针。âââ 最后的例子 ]

如何使用临时数组初始化 std::初始值设定项列表 是什么决定了 initializer_list 使用常量表达式初始化。最后,根据示例(尽管不是规范性的),初始化将采用数组的地址或其第一个元素,这将产生指针类型的值。这不是一个有效的常量表达式。

[expr.const] (我的)

5 A. 恒定表达式 是一个glvalue核心常量表示实体的表达式,该实体是常量表达式(定义见下文)或prvalue核心常量其值满足以下约束的表达式:

如果值是类类型的对象,则引用类型的每个非静态数据成员都引用一个实体,该实体是不断的表达,

如果该值为指针类型,则它包含具有静态存储持续时间的对象的地址,该地址超过该存储持续时间的末尾对象([expr.add])、函数的地址或空指针价值,以及

如果值是类或数组类型的对象,则每个子对象都满足该值的这些约束。

实体是常量表达式的允许结果,如果它是对象的静态存储持续时间不是临时的对象或是临时对象,其值满足上述条件约束,或者它是一个函数。

但是,如果数组是静态对象,那么该初始值设定项将构成一个有效的常量表达式,可用于初始化 constexpr 对象自从 std::初始值设定项列表 对那个临时的 [dcl.init.list]/6 ,当你 declare group1 as a static object 、clang和gcc似乎也将数组作为静态对象分配,这使得初始化的良好形式仅取决于是否 std::初始值设定项列表 是文本类型,所使用的构造函数是 常量表达式 .

最终,一切都有点模糊。

P.W 7 年前

看来 std::initializer_list 尚未(在C++17中)满足 literal type (这是a型的要求 constexpr variable 必须满足)。

关于它在C++14中是否会这样做的讨论可以在下面的帖子中找到: Why isn't std::initializer_list defined as a literal type? 这本身就是《华盛顿邮报》的后续报道 Is it legal to declare a constexpr initializer_list object?

我将C++14相关文章(C++14标准)中提供的引文与最终工作草案(C++17标准)进行了比较,它们是相同的。因此没有明确要求 std::初始值设定项列表 应该是文本类型。

引用C++17(n4659)的最终工作草案:

[basic.types]/10.5

(10.5)具有所有以下属性:
(10.5.1)它有一个微不足道的析构函数,
(10.5.2)它是封闭型(8.1.5.1)、骨料型(11.6.1), 或者至少有一个constexpr构造函数或构造函数模板 (可能是从基类继承的(10.3.3))不是副本或移动构造函数,
(10.5.3)如果它是一个联合,则至少有一个非静态数据成员是非易失性文本类型,以及
(10.5.4)–如果不是联盟,则其所有非静态数据成员和数据库班级 是非易失性文本类型 .

[initializer_list.syn]/1

initializer_list类型的对象提供对const E类型的对象数组的访问。[注意: 一对指针或一个指针 加上一个长度将是初始值设定项列表的明显表示形式。初始值设定项列表用于实现11.6.4中规定的初始值设定项列表。复制初始值设定项列表不会复制基础元素。[尾注]

这就是为什么宣布一项协议不合法的原因 constexpr初始值设定项列表 对象