constexpr静态成员变量的异常行为

Strange behavior with constexpr static member variable

本文关键字：异常 静态成员 变量 constexpr      更新时间：2023-10-16

这是对静态constexpr char[]的未定义引用的后续问题。

以下程序构建并运行良好。

#include <iostream>
struct A {
   constexpr static char dict[] = "test";
   void print() {
      std::cout << A::dict[0] << std::endl;
   }
};
int main() {
   A a;
   a.print();
   return 0;
}

但是，如果我将A::print()更改为：

   void print() {
      std::cout << A::dict << std::endl;
   }

我在g++4.8.2中得到以下链接器错误。

/tmp/cczmF84A.o：在函数"A:：print（）"中：socc.cc:（.text._ZN1A5printEv[_ZN1A5 printEv]+0xd）：对"A:：dict"的未定义引用collect2:错误：ld返回1退出状态

链接器错误可以通过添加一行来解决：

constexpr char A::dict[];

在类定义之外。

但是，我不清楚为什么使用数组的一个成员不会导致链接器错误，而使用数组会导致链接器出错。

该标准不要求对故障进行任何诊断，以便在需要定义的地方提供定义。

3.2一个定义规则[basic.def.odr]

4每个程序应包含该程序中使用的每个非内联函数或变量的一个定义；无需诊断。[…]

这意味着实现可以优化对此类变量的访问，这就是GCC的第一个案例中发生的情况。

GCC和clang都决定，他们更喜欢一致的用户体验，其中关于缺少定义的错误消息不取决于优化级别。通常，这意味着任何缺少的定义都会导致一条错误消息。然而，在这种情况下，GCC即使在-O0也在进行一些最小的优化，从而避免了错误。

但无论哪种方式，该程序都是错误的，因为即使是A::dict[0]也是ODR使用：

3.2一个定义规则[basic.def.odr]

3名称显示为潜在求值表达式ex的变量x由ex使用，除非将左值到右值转换（4.1）应用于x产生不调用任何非平凡函数的常量表达式（5.19），并且如果x是对象，则ex是表达式e的潜在结果集的元素，其中左值到右值的转换（4.1）应用于e，或者e是丢弃的值表达式（第5条）。[…]

A::dict的使用不涉及左值到右值的转换，它涉及数组到指针的转换，因此该异常不适用。

除了@hvd在他的回答中提供的信息。。。

来自C++标准草案N3337（强调矿）：

9.4.2静态数据成员

3如果非易失性const static数据成员是整型或枚举型，则其在类定义中的声明可以指定大括号或相等初始化器，其中作为赋值-表达式的每个初始化器子句都是常量表达式（5.19）。文本类型的static数据成员可以在类定义中将constexpr说明符声明；如果是，则其声明应指定大括号或相等的初始值设定项，其中作为赋值表达式的每个初始值设定子句都是常量表达式。[注意：在这两种情况下，成员都可能出现在常量表达式中。--结束注释]如果在程序中使用odr（3.2），则成员仍应在命名空间范围中定义，并且命名空间范围定义不应包含初始值设定项

假定A::data是表达式A::data[0]中使用的odr，根据标准，它应该在名称空间范围中定义。g++能够成功创建一个程序，而不需要在名称空间范围中定义A::data，这一事实并不能使程序正确。为了符合标准，应定义A::data。

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