为什么删除默认参数会破坏这个 constexpr 计数器？

Question

考虑以下实现编译时间计数器的代码。

#include <iostream>

template<int>
struct Flag { friend constexpr int flag(Flag); };

template<int N>
struct Writer
{
    friend constexpr int flag(Flag<N>) { return 0; }
};

template<int N>
constexpr int reader(float, Flag<N>) { return N; }

template<int N, int = flag(Flag<N>{})>
constexpr int reader(int, Flag<N>, int value = reader(0, Flag<N + 1>{}))
{
    return value;
}

template<int N = reader(0, Flag<0>{}), int = sizeof(Writer<N>) >
constexpr int next() { return N; }


int main() {
    constexpr int a = next();
    constexpr int b = next();
    constexpr int c = next();
    constexpr int d = next();
    std::cout << a << b << c << d << '\n'; // 0123
}

对于第二个reader重载，如果我把默认参数放在函数体内，像这样：

template<int N, int = flag(Flag<N>{})>
constexpr int reader(int, Flag<N>)
{
    return reader(0, Flag<N + 1>{});
}

那么输出会变成：

0111

为什么会这样？是什么让第二个版本不再工作？

如果重要的话，我使用的是 Visual Studio 2015.2。

Answer 1

如果没有将value 作为参数传递，则不会阻止编译器缓存对reader(0, Flag<1>) 的调用。

在这两种情况下，第一个 next() 调用将按预期工作，因为它会立即导致 SFINAEing 到 reader(float, Flag<0>)。

第二个next() 将评估reader<0,0>(int, ...)，它依赖于reader<1>(float, ...)，如果它不依赖于value 参数，则可以缓存它。

不幸的是（具有讽刺意味的是）我发现的最好的确认constexpr 调用可以被缓存的来源是@MSalters 评论to this question。

要检查您的特定编译器是否缓存/记忆，请考虑调用

constexpr int next_c() { return next(); }

而不是next()。在我的情况下（VS2017），输出变成0000。

next() 受到保护，因为它的默认模板参数实际上随着每次实例化而改变，所以它每次都是一个新的单独函数。 next_c() 根本不是模板，所以可以缓存，reader<1>(float, ...) 也是。

我相信这不是一个错误，编译器可以合理地期望编译时上下文中的constexprs 是纯函数。

相反，应该将这段代码视为格式错误的代码 - 正如其他人所指出的那样，很快就会如此。

Answer 2

value 的相关性在于它参与了重载决议。在 SFINAE 规则下，模板实例化错误静默将候选者排除在重载解决方案之外。但它确实实例化了Flag<N+1>，这会导致下一次重载决议变得可行（！）。所以实际上你正在计算成功的实例化。

为什么您的版本表现不同？您仍然引用Flag<N+1>，但在函数的实现中。这个很重要。对于函数模板，必须为 SFINAE 考虑 声明，但只有选择的重载才会被实例化。您的声明只是template<int N, int = flag(Flag<N>{})> constexpr int reader(int, Flag<N>);，并且不依赖于Flag<N+1>。

如 cmets 所述，不要指望这个计数器 ;)