将静态constexpr类成员分配给运行时变量

Question

我知道有很多类似的问题，但不知何故有不同的问题。 这是关于以下情况：

#include <iostream>
#include <array>

template<typename T> class MyClass
{
public:
    static constexpr std::array<T,4> ARRAY {{4, 3, 1, 5}};
};

int main()
{
    constexpr std::array<int, 4> my_array(MyClass<int>::ARRAY); // works fine -> can use the ARRAY to initialize constexpr std::array

    constexpr int VALUE = 5*MyClass<int>::ARRAY[0]; // works also fine

    int value;
    value = my_array[0]; // can assign from constexpr
    value = MyClass<int>::ARRAY[0]; // undefined reference to `MyClass<int>::ARRAY

    std::cout << VALUE << std::endl;
    std::cout << value << std::endl;

    return 0;
}

据我所知constexpr是编译时常量。 因此编译器可以进行一些计算，例如计算VALUE 。 另外，我可以明确地定义一个constexpr std::array<,> ，我可以从中将值分配给运行时变量。 我希望编译器已将value = 4设置为可执行程序，以避免加载操作。 但是，我不能直接从静态成员分配，得到错误

undefined reference to `MyClass<int>::ARRAY'
clang-3.7: error: linker command failed with exit code 1

这对我来说没有意义，因为它可以通过另一个constexpr变量的中间步骤来完成。

所以我的问题是：为什么不能将类的静态constexpr成员分配给运行时变量？

注意：在我的MWE中，类是模板类，不会影响错误。 但是，我最初对这个特殊情况感兴趣，对于非模板类，我希望它更通用。

（编译器是clang++或g++ ，- -std=c++11 - 它们给出相同的错误）

编辑：@Bryan Chen：忘了输出线。 现在加入。

Answer 1

undefined reference是链接器错误。 规则是如果变量使用了odr，那么它必须有一个定义。 这甚至适用于constexpr变量。

与大多数ODR规则一样，违反它是未定义的行为，无需诊断（这可以解释为什么您没有看到对该值的某些用途的诊断）。

要修复错误，请在类外添加定义：

template<typename T> constexpr std::array<T,4> MyClass<T>::ARRAY;

由于它是一个模板，你实际上可以将它放在标题中，而不是通常情况下定义恰好放在一个.cpp文件中。

---

这里的主要问题是ARRAY[0]是否算作使用 。 根据这篇详细的文章 ，在C ++ 11和C ++ 14中，对数组进行索引确实算作odr-use ，但是对于C ++ 14提交的DR 1926改变了这种情况 。

然而 ，这是在讨论内置数组。 IDK是否同样的理由适用于std::array ，我发现[basic.def.odr] / 3的文本难以理解。 根据cppreference的非正式定义 ， std::array::operator[]会导致数组使用odr ，因为它的返回值会绑定对数组的引用。

Answer 2

出于这个原因，我总是从constexpr函数返回constexpr对象。

修改后的代码。 请注意，由于std::array<>的c ++ 14缺陷，您必须返回const std::array以允许operator[]工作。

#include <iostream>

#include <iostream>
#include <array>

template<typename T> class MyClass
{
public:
    static constexpr const std::array<T,4> ARRAY() { return {4, 3, 1, 5}; };
};

int main()
{
    constexpr std::array<int, 4> my_array(MyClass<int>::ARRAY()); // works fine -> can use the ARRAY to initialize constexpr std::array

    constexpr int VALUE = 5 * MyClass<int>::ARRAY()[0]; // works also fine

    int value;
    value = my_array[0]; // can assign from constexpr
    value = MyClass<int>::ARRAY()[0]; // undefined reference to `MyClass<int>::ARRAY

    std::cout << VALUE << std::endl;
    std::cout << value << std::endl;

    return 0;
}

预期成绩：

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