如果基类包含数组成员，则派生类的构造函数不能是 constexpr答案

【问题标题】：constructor of derived class cannot be constexpr if base class contains array member如果基类包含数组成员，则派生类的构造函数不能是 constexpr
【发布时间】：2016-03-09 21:38:15
【问题描述】：

我想定义派生类型 (SBar) 的 constexpr 值，使用其唯一参数是基类 (SFoo) 的变量的构造函数，它只是用于初始化基类。

当基类没有数组成员时，这可以正常工作。但是，当我添加一个数组时，派生值不能再是 constexpr。不过，基类的简单副本确实会产生 constexpr 结果。

为了安全起见，我已明确默认所有复制和移动构造函数。

test.cpp

#define USE_ARRAY


struct SFoo
    {
        constexpr SFoo() =default;
        constexpr SFoo(SFoo const&) =default;
        constexpr SFoo(SFoo      &) =default;
        constexpr SFoo(SFoo     &&) =default;
        constexpr SFoo& operator = (SFoo const&) =default;
        constexpr SFoo& operator = (SFoo      &) =default;
        constexpr SFoo& operator = (SFoo     &&) =default;

#       ifdef USE_ARRAY
            constexpr SFoo(int const (&array)[1]) :
                M_array{array[0]}
                {}

            int M_array[1] = {0};
#       else
            constexpr SFoo(int value) :
                M_value{value}
                {}

            int M_value = 0;
#       endif
    };


struct SBar : SFoo
    {
        constexpr SBar() =default;
        constexpr SBar(SBar const&) =default;
        constexpr SBar(SBar      &) =default;
        constexpr SBar(SBar     &&) =default;
        constexpr SBar& operator = (SBar const&) =default;
        constexpr SBar& operator = (SBar      &) =default;
        constexpr SBar& operator = (SBar     &&) =default;

        constexpr SBar(SFoo foo) : SFoo(foo) {}
    };


// Instances:

#       ifdef USE_ARRAY
    constexpr int arg[1] = {3};
#       else
    constexpr int arg = 3;
#       endif

constexpr SFoo foo(arg); // base "value" constructor is constexpr.
constexpr SFoo foo2(foo); // base copy constructor is constexpr.
constexpr SBar bar(foo); // (line 54): this line fails.

编译

clang++ -std=c++1z -c -o test.o test.cpp

产量

test.cpp:54:16: error: constexpr variable 'bar' must be initialized by a constant expression
constexpr SBar bar(foo);
               ^~~~~~~~
1 error generated.

但是，如果我不定义 USE_ARRAY，一切正常。

有人知道为什么会这样吗？

（我知道 std::array 可以提供帮助，但我宁愿使用原生数组并了解潜在问题）。

【问题讨论】：

标签： c++ arrays inheritance constexpr c++17

【解决方案1】：

所以对于 clang 来说，似乎有几个修复方法。你可以改变：

constexpr SBar(SFoo foo) : SFoo(foo) {}

通过常量引用获取foo：

constexpr SBar(const SFoo &info) : SFoo(info) {}

另一个似乎可行的修复方法是注释掉 sFoo 中的以下复制构造函数：

//constexpr SFoo(SFoo      &) =default;

我没有立即看到 C++1z 标准草案中的语言使这种变化有意义。

另一方面，gcc 抱怨复制构造函数说隐式定义不会是 constexpr (see it live)，例如：

error: explicitly defaulted function 'constexpr SFoo& SFoo::operator=(const SFoo&)' cannot be declared as constexpr because the implicit declaration is not constexpr
    constexpr SFoo& operator = (SFoo const&) =default;
                    ^

从我对7.1.5 [dcl.constexpr] 和5.20 [expr.const] 的阅读中，这对我来说并不明显。

据我阅读第 12.8p26 节可知，隐式定义的复制/移动赋值应该是 constexpr。所以 gcc 在这里似乎不正确。

【讨论】：

谢谢，解决了。我想知道为什么我不考虑尝试。此外，删除复制分配定义修复了 GCC 问题。无论如何，他们只是在那里帮助调试。
@xaxazak 我不能排除这里格式不正确的情况，但我还没有看到。 gcc 的错误好像不对，我还要再挖一些。

【解决方案2】：

这不是由于数组成员。这是由于赋值运算符。如果您进行以下更改，代码将适用于 CLANG 和 GCC：

struct SFoo {
  constexpr SFoo() = default;
  constexpr SFoo(SFoo const&) = default;
  constexpr SFoo(SFoo&&) = default;
  constexpr SFoo(int const (&array)[1]) : M_array{array[0]} {}

  int M_array[1] = {0};
};

struct SBar : SFoo {
  constexpr SBar() = default;
  constexpr SBar(SBar const&) = default;
  constexpr SBar(SBar&&) = default;
  constexpr SBar(SFoo info) : SFoo(info) {}
};

Live Demo

如果您使用 std::array 代替经典数组，您之前的设置将起作用：

struct SFoo {
  constexpr SFoo() = default;
  constexpr SFoo(SFoo const&) = default;
  constexpr SFoo(SFoo      &) = default;
  constexpr SFoo(SFoo     &&) = default;
  constexpr SFoo& operator = (SFoo const&) = default;
  constexpr SFoo& operator = (SFoo      &) = default;
  constexpr SFoo& operator = (SFoo     &&) = default;
  constexpr SFoo(std::array<int, 1> const &array) : M_array{array} {}

  std::array<int, 1> M_array = {};
};

Live Demo

不知道为什么。我还在找……

【讨论】：