传递没有按值定义的静态 constexpr 成员的奇怪行为

Question

我很惊讶地发现 GCC 和 Clang 不同意在没有超出 class 定义的情况下按值传递静态 constexpr 成员时是否给我一个链接器错误：

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <typeinfo>

template <typename X>
void show(X)
{
    std::cout << typeid(X).name() << std::endl;
}

template <typename T>
struct Foo
{
    //static constexpr struct E {} nested {}; // works in gcc and clang
    //static constexpr struct E {T x;} nested {}; // doesn't work in gcc
    //static constexpr enum E {} nested {}; // works in gcc and clang
    //static constexpr enum E { FOO } nested {}; // works in gcc and clang
    //static constexpr struct E { constexpr E() {} constexpr E(const E&) {} T x=T();} nested {}; // works in gcc and clang
    static constexpr struct E { constexpr E() {} constexpr E(const E&) = default; T x=T(); } nested {}; // doesn't work in gcc
};

int main()
{
    Foo<int> x;
    show(x.nested);
}

片段可以用here播放。

我想使用没有超出class定义的第一行语法：

static constexpr struct E {} nested {}; // works in gcc and clang

当 E 中没有成员时，如果我触发 ODR（例如通过获取地址）。 这个标准是强制的还是运气好？

当有成员时，GCC (5.2) 似乎还希望我手动定义一个 constexpr 复制构造函数。 这是一个错误吗？

从谷歌搜索和 SO 中，我找到了几个不同的答案，但很难区分哪些是最新的 C++14。在 C++98/03 中，我相信只能在 class 中初始化整数类型。我认为 C++14 将其扩展为 'literal' 类型，其中包括 constexpr 可构造的东西。我不知道这是否等同于说我可以不用超出 class 的定义就可以逍遥法外。

Answer 1

因此，在 E 是 class 的情况下，它们看起来都像是 odr 违规，如果我们查看 odr-use 上的 cppreferences 页面，它会显示：

Informally, an object is odr-used if its address is taken, or a reference is bound to it, and a function is odr-used if a function call to it is made or its address is taken. If an object or a function is odr-used, its definition must exist somewhere in the program; a violation of that is a link-time error.

在这种情况下，我们在这一行调用复制构造函数时引用：

show(x.nested);

另外值得注意的是odr-violations do not require a diagnostic.

如果我们使用 -fno-elide-constructors 如果我们使用 -fno-elide-constructors，在某些情况下，您会看到 gcc 构造函数省略的效果，我们会在 E 是 class 的所有情况下得到错误。在枚举情况下，应用了左值到右值的转换，因此没有 odr-use。

更新

dyp 向我指出 defect report 1741 质疑绑定到复制构造函数的引用参数是否是 odr-use：

Does this odr-use T::s, requiring it to have a definition, because of binding it to the reference parameter of S's copy constructor?

结果是 [basic.def.odr] 第 3 段的以下更改：

A variable x whose name appears as a potentially-evaluated expression ex is odr-used unless ~~x satisfies the requirements for appearing in a constant expression (5.20 [expr.const])~~ applying the lvalue-to-rvalue conversion (4.1 [conv.lval]) to x yields a constant expression (5.20 [expr.const]) that does not invoke any non-trivial functions and, if x is an object, ex is an element of the set of potential results of an expression e, where either the lvalue-to-rvalue conversion (4.1 [conv.lval]) is applied to e, or e is a discarded-value expression (Clause 5 [expr]). this is odr-used...

那么问题就变成了这个变化涵盖了哪些案例。这些例子似乎没问题：

//static constexpr struct E {} nested {}; // works in gcc and clang
//static constexpr struct E {T x;} nested {}; // doesn't work in gcc
static constexpr struct E { constexpr E() {} constexpr E(const E&) = default; T x=T(); } nested {}; // doesn't work in gcc

因为复制构造函数是微不足道的，而这个不是微不足道的：

//static constexpr struct E { constexpr E() {} constexpr E(const E&) {} T x=T();} nested {}; // works in gcc and clang

我们可以使用 std::is_trivially_copyable, see it live 来确认这一点。

出于我最初陈述的相同原因，枚举案例仍然可以。

该缺陷还报告了实施中的差异。

传递没有按值定义的静态 constexpr 成员的奇怪行为

Odd behavior passing static constexpr members without definitions by value

c++

gcc

clang

one-definition-rule

c++14