靜態斷言 std::array 的大小，其類型是使用 decltype 從成員函數的返回值獲得的

Question

^{（抱歉標題笨拙；我不知道如何更簡潔地總結這個問題。如果有人有更好的想法，請隨時編輯！）}

我想寫一個自由函數，它可以根據類的成員函數的返回值自動確定其參數的類型。 使用decltype ，這部分很容易。

我還希望有一個編譯時斷言來驗證對該參數類型所做的假設，這就是我提出的解決方案失敗的地方。

考慮以下 MCVE：

#include <type_traits>
#include <array>
#include <iostream>

class Foo
{
public:
   std::array<int, 10> Get();
};

void PrintFoos(const decltype(Foo().Get())& param)
{
    static_assert(param.size() == 10, "wrong size");
    for (const auto& i : param)
    {
        std::cout << i << "\n";
    }
}

GCC 很好地編譯了上面的代碼，沒有警告。

另一方面，Clang 抱怨道：

error: static_assert expression is not an integral constant expression
    static_assert(param.size() == 10, "wrong size");
                  ^~~~~~~~~~~~~~~~~~

MSVC 也是如此：

(13): error C2131: expression did not evaluate to a constant
(13): note: failure was caused by a read of a variable outside its lifetime
(13): note: see usage of 'param'

當其他編譯器拒絕它時，為什么 GCC 編譯得很好？ 是否有一個 GCC 擴展可以讓我從中受益以支持這一點？

語言標准對此有何看法？ 我的目標是 C++17，但也有興趣知道 C++14 是否有任何變化。

額外問題：有沒有辦法可以修改此代碼以使其工作？ 顯然，如果decltype表達式不計算為std::array類型，則static_assert應該失敗，因為size()成員函數不會是constexpr 。 我想有一個解決方案涉及添加模板輔助函數，但除非絕對必要，否則我寧願不添加另一個函數定義。

Answer 1

我相信 clang 和其他人（icc 和 MSVC）在這里在技術上是正確的，而 GCC 是錯誤的。 static_assert 聲明采用常量表達式[expr.const]/2 。 我相信手頭案例的相關 C++17 措辭應該是[expr.const]/2.11 ：

表達式e是核心常量表達式，除非e的計算遵循抽象機的規則，將計算以下表達式之一：

• […]
• 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
  • 它的生命周期從e的求值開始；
• […]

上面static_assert的表達式顯然就是這樣做的，但是（ param是一個id 表達式，它指的是引用類型的變量，沒有任何例外情況適用）。 因此，它不是一個常量表達式，並且程序格式錯誤 [dcl.dcl]/6 。 C++14 標准中的相關措辭似乎是相同的。 我會認為這是 GCC 中的一個錯誤。

如果您可以將函數更改為模板，則可以簡單地推斷出大小：

template <int N>
void PrintFoos(const std::array<int, N>& param)
{
    …
}

或者，如果你想讓一切都依賴於Foo ，你也可以定義一個公共常量並從中派生數組類型等：

class Foo
{
public:
    static constexpr auto size = 10;
    std::array<int, size> Get();
};

void PrintFoos(const decltype(Foo().Get())& param)
{
    static_assert(Foo::size == 10, "wrong size");
}

而且，當然，您可以使用輔助模板：

template <typename T>
constexpr std::size_t deduce_array_size = 0U;

template <typename T, std::size_t N>
constexpr std::size_t deduce_array_size<std::array<T, N>> = N;

template <typename T>
constexpr std::size_t deduce_array_size<T&> = deduce_array_size<T>;

template <typename T>
constexpr std::size_t deduce_array_size<T&&> = deduce_array_size<T>;

進而

void PrintFoos(const decltype(Foo().Get())& param)
{
    static_assert(deduce_array_size<decltype(param)> == 10, "wrong size");
}

最后，另一種選擇（受 Yakk - Adam Nevraumont 下面的評論啟發）是簡單地在常量表達式中創建數組類型的純右值並詢問其大小：

static_assert(std::decay_t<decltype(param)>{}.size() == 10, "wrong size");