用模板类声明Constexpr和静态成员

constexpr and static member declaration with templete class

本文关键字：Constexpr 静态成员 声明      更新时间：2023-10-16

请看代码:

#include <iostream>
#include <typeinfo>
template<int N>
struct C
{
  static constexpr int n = N;
  using this_type_1 = C<n>;
  using this_type_2 = C<N>;
  static this_type_1* p_1;
  static this_type_2* p_2;
};
template<int N>
//C<N>* C<N>::p_1; // <--- error pattern
typename C<N>::this_type_1* C<N>::p_1; // <--- ok pattern
template<int N>
C<N>* C<N>::p_2; // ok
int main(){
  std::cerr
    << typeid(C<0>).name() << "n"
    << typeid(C<0>::this_type_1).name() << "n"
    << typeid(C<0>::this_type_2).name() << "n"
  ;
}

可以用g++-4.7.1和clang++-3.1编译。但是它不能用注释掉的错误模式编译。

g++错误信息为:

test.cpp:15:13: error: conflicting declaration ‘C<N>* C<N>::p_1’
test.cpp:10:23: error: ‘C<N>::p_1’ has a previous declaration as ‘C<N>::this_type_1* C<N>::p_1’
test.cpp:15:13: error: declaration of ‘C<N>::this_type_1* C<N>::p_1’ outside of class is not definition [-fpermissive]

clang++错误信息是:

test.cpp:15:13: error: redefinition of 'p_1' with a different type
C<N>* C<N>::p_1; // error
            ^
test.cpp:10:23: note: previous definition is here
  static this_type_1* p_1;
                      ^
1 error generated.

幸运的是，我发现了一个工作模式。但是我不知道为什么错误模式不能编译。请根据c++语言规范告诉我原因

C<N>::p_1的两个可能的定义并不像它们看起来的那样等价，因为C<N>::n可以在给定N的第一次实例化之前的任何时间显式特化。

template<int N>
struct C
{
  static constexpr int n = N;
  using this_type_1 = C<n>;
  static this_type_1* p_1;
};
template<int N>
C<N>* C<N>::p_1; // ERROR
template<>
constexpr int C<5>::n = 6;
int main()
{
    C<6>* p = C<5>::p_1;
}

如果编译器接受了C<N>::p_1的定义，那么它声明的类型就有可能是不正确的。

这个被认为是一个bug IMO，影响Clang(3.2)和GCC(4.7.2)。我的主张得到以下证据的支持(我试图将OP的问题中的代码减少到最小):

#include <type_traits>
template<int N>
struct C
{
    static constexpr int n = N;
    using T = C<n>;
    static T* p;
};
// This compiles, which proves that (C<N>* == typename C<N>::T*)
static_assert(std::is_same<C<5>*, typename C<5>::T*>::value, "Error!");
template<int N>
typename C<N>::T* C<N>::p; // OK
//       C<N>*    C<N>::p; // ERROR! Contradicts the above hypothesis
int main()
{
}

static_assert()表达式不会导致任何编译错误，这意味着这两种类型确实是相同的。但是，如果是这样的话，定义static成员C<N>::p的两种方法之间应该没有区别。

同样，这段代码编译:

#include <type_traits>
template<int N>
struct C
{
    using T = C<N>;
    static T* p;
};
// This compiles, which proves that (C<N>* == typename C<N>::T*)
static_assert(std::is_same<C<5>*, typename C<5>::T*>::value, "Error!");
template<int N>
C<N>* C<N>::p; // OK now
int main()
{
}

这意味着问题与使用constexpr静态变量(本例中为n)作为模板参数有关。

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