有些 const char * 在编译时不可用？

Question

假设我们有一个非类型参数为 const char * 的模板函数，如下所示：

template <const char * MESSAGE> void print() {
    std::cout << MESSAGE << '\n';
}

使用此模板不会有问题，因为 MESSAGE 可以在编译时推导出来，因此以下使用是合法的：

namespace {
    char namespace_message[] = "Anonymous Namespace Message";
    constexpr char namespace_constexpr_message[] = "Anonymous Namespace Constexpr Message";
}

char message[] = "Message";
constexpr char constexpr_message[] = "Constexpr Message";

int main()
{
    print<namespace_message>();
    print<namespace_constexpr_message>();

    print<message>();
    print<constexpr_message>();

    return 0;
}

但下面的不是(see here):

namespace {
const char namespace_const_message[] = "Anonymous Namespace Const Message";
}

const char const_message[] = "Const Message";

int main()
{
    print<namespace_const_message>();
    print<const_message>();
    print<"Literal">();

    return 0;
}

以上代码产生的错误如下：

the value of '{anonymous}::namespace_const_message' is not usable in a constant expression

我不明白为什么 namespace_const_message 不能用于常量表达式而 namespace_message 可以；如果我必须打赌其中之一不能用在常量表达式中，我会打赌没有常量，但它已经可以用作常量表达式了！

note: '{anonymous}::namespace_const_message' was not declared 'constexpr'

namespace_message 既未声明为 constexpr 而是用于常量表达式，其值在编译时推导。为什么如果表达式是 const 则需要 constexpr 而如果不是常量则不需要？

同样适用于匿名名称之外的值space，我试图强制编译时常量将值放入内部链接space，但很明显我已经失败。

最后，最后一个错误：

'"Literal"' is not a valid template argument for type 'const char*' because string literals can never be used in this context

所以，令人惊讶的是（至少这对我来说是个惊喜）字符串文字不能用作模板参数，但只要字符串（好吧，指向以 null 结尾的字符数组的指针）是编译时值它可以用作非类型模板参数，因此：它们在编译时可用，只要 "they are a lvalue"（但它们是 already lvalues！）。

我试图猜测为什么在这种情况下永远不能使用字符串文字，我最好的猜测是具有相同内容的两个字符串文字不是相同的文字（因为指向内容可能不同）而两个整数文字是相同的（它们是一个值，而不是指向值的指针）。

那么，这里的问题是什么？

为什么 namespace_const_message 和 const_message 在编译时不可用，因此在 print 模板函数中被禁止？
我对字符串文字的猜测是否正确？

谢谢。

Answer 1

模板的实例化变量需要有外部链接，const 是隐式内部链接。所以你必须写：

extern char const constMessage[] = "Const message";

（另一种选择是将其设为静态 class 成员。静态 class 成员总是有外部链接。）

字符串文字的情况在某些方面是相似的：它们的类型是 char const[]。但更糟糕的是：模板实例化（至少早期的）需要一个名字，而字符串文字没有。更重要的是，未指定是否相同的字符串文字是否是同一个对象，所以在下面：

template <char const* m>
struct Toto { char const* f() const; };

Toto <"titi"> t1;
Toto <"titi"> t2;

t1 和 t2 是否为同一类型是不确定的。

Answer 2

来自 c++11 标准 §14.3.2.1

Template non-type arguments

A template-argument for a non-type, non-template template-parameter shall be one of:

for a non-type template-parameter of integral or enumeration type, a converted constant expression (5.19) of the type of the template-parameter; or

the name of a non-type template-parameter; or

a constant expression (5.19) that designates the address of an object with static storage duration and external or internal linkage or a function with external or internal linkage, including function templates and function template-ids but excluding non-static class members, expressed (ignoring parentheses) as & id-expression, except that the & may be omitted if the name refers to a function or array and shall be omitted if the corresponding template-parameter is a reference; or

a constant expression that evaluates to a null pointer value (4.10); or

a constant expression that evaluates to a null member pointer value (4.11); or

a pointer to member expressed as described in 5.3.1; or

an address constant expression of type std::nullptr_t.

你的问题：

为什么 namespace_const_message 和 const_message 在编译时不可用，因此在打印模板函数中被禁止？

这就是 constexpr 存在的原因。它们可以在需要的地方使用编译时评估，因此可用作模板参数。

我对字符串文字的猜测是否正确？

在参数之后有一个注释：

Note: A string literal (2.14.5) does not satisfy the requirements of any of these categories and thus is not an acceptable template-argument.

有些 const char * 在编译时不可用？

Some const char * are unavailable at compile time?

c++

string

templates

string-literals

compile-time