為什么引用上的 constexpr 函數不是 constexpr？

Question

考慮以下函數：

template <size_t S1, size_t S2>
auto concatenate(std::array<uint8_t, S1> &data1, std::array<uint8_t, S2> &data2) {
    std::array<uint8_t, data1.size() + data2.size()> result;

    auto iter = std::copy(data1.begin(), data1.end(), result.begin());
    std::copy(data2.begin(), data2.end(), iter);

    return result;
}

int main()
{
    std::array<uint8_t, 1> data1{ 0x00 };
    std::array<uint8_t, 1> data2{ 0xFF };

    auto result = concatenate(data1, data2);
    return 0;
}

當使用clang 6.0編譯時，使用-std=c++17，這個函數不會編譯，因為數組上的size成員函數不是constexpr，因為它是一個引用。 錯誤信息是這樣的：

錯誤：非類型模板參數不是常量表達式

當參數不是引用時，代碼按預期工作。

我想知道為什么會這樣，因為 size() 實際上返回一個模板參數，它幾乎不可能是 const 了。 參數是否是引用應該沒有區別。

我知道我當然可以使用 S1 和 S2 模板參數，該函數只是問題的一個簡短說明。

標准中有什么嗎？ 我很驚訝從中得到一個編譯錯誤。

Answer 1

因為你已經評估了一個參考。 來自[expr.const]/4 ：

表達式 e 是核心常量表達式，除非按照抽象機器的規則對 e 求值會求值以下表達式之一：

• ...
• 引用變量或引用類型數據成員的id 表達式，除非該引用具有前面的初始化並且
  • 它可用於常量表達式或
  • 它的生命周期開始於 e 的計算；
• ...

您的引用參數沒有前面的初始化，因此不能在常量表達式中使用。

您可以在這里簡單地使用S1 + S2 。

Answer 2

關於此問題，已報告了一個關於 clang 的錯誤，標題為： Clang 不允許在非類型模板參數中使用 constexpr 類型轉換。

其中的討論指出這並不是真正的錯誤。

表達式 e 是核心常量表達式，除非按照抽象機器的規則對 e 求值會求值以下表達式之一：

• [...]
• 引用變量或引用類型數據成員的 id 表達式，除非該引用具有前面的初始化並且
  • 它用常量表達式初始化或
  • 它的生命周期開始於 e 的計算；
• [...]

以上引文來自 n4659 草案的 [expr.const]/2.11，並添加了重點。

Answer 3

不幸的是，標准規定在類成員訪問表達式中對點或箭頭前的后綴表達式求值； ⁶³ [expr.ref]/1 。 后綴表達式是a in ab 。 這篇筆記真的很有趣，因為這里正是這種情況：

63) 如果對類成員訪問表達式求值，即使結果不需要確定整個后綴表達式的值，例如如果 id-expression 表示靜態成員，也會發生子表達式求值。

因此，即使data不是必需的，也會對data進行評估，並且常量表達式規則也適用於它。