constexpr 静态成员变量的奇怪行为

Question

这是Undefined reference to static constexpr char[][] 的后续问题。

以下程序构建并运行良好。

#include <iostream>

struct A {
   constexpr static char dict[] = "test";

   void print() {
      std::cout << A::dict[0] << std::endl;
   }
};

int main() {
   A a;
   a.print();
   return 0;
}

但是，如果我将 A::print() 更改为：

   void print() {
      std::cout << A::dict << std::endl;
   }

我在 g++ 4.8.2 中收到以下链接器错误。

/tmp/cczmF84A.o：在函数“A::print()”中： socc.cc:(.text._ZN1A5printEv[_ZN1A5printEv]+0xd): 对‘A::dict’的未定义引用 collect2：错误：ld 返回 1 个退出状态

链接器错误可以通过添加一行来解决：

constexpr char A::dict[];

在类定义之外。

但是，我不清楚为什么使用数组的成员之一不会导致链接器错误，而使用数组会导致链接器错误。

Answer 1

该标准不要求对未能提供定义的任何诊断。

3.2 一种定义规则[basic.def.odr]

4 每个程序都应包含该程序中 odr 使用的每个非内联函数或变量的准确定义；无需诊断。 [...]

这意味着允许实现优化对此类变量的访问，这就是在您使用 GCC 的第一个案例中发生的情况。

GCC 和 clang 都决定他们更喜欢一致的用户体验，其中有关缺少定义的错误消息不依赖于优化级别。通常，这意味着任何缺少的定义都会导致错误消息。但是，在这种情况下，即使在 -O0 处，GCC 也会进行一些最小的优化，从而避免了错误。

但无论哪种方式，程序都是错误的，因为即使 A::dict[0] 也是 ODR 使用：

3.2 一种定义规则[basic.def.odr]

3 变量 x 的名称显示为潜在求值表达式 ex 被 ex odr 使用，除非将左值到右值转换 (4.1) 应用到 x 会产生一个常量表达式 ( 5.19) 不调用任何非平凡函数，如果x 是一个对象，ex 是表达式e 的潜在结果集的一个元素，其中左值到右值转换 ( 4.1) 应用于e，或者e 是丢弃值表达式（第5 条）。 [...]

A::dict的使用不涉及左值到右值的转换，它涉及到数组到指针的转换，所以这个异常不适用。

Answer 2

除了@hvd in his answer提供的信息...

来自 C++ 标准草案 N3337（重点是我的）：

9.4.2 静态数据成员

3 如果非易失性const static 数据成员是整数或枚举类型，则其在类定义中的声明可以指定一个brace-or-equal-initializer，其中每个 赋值表达式的初始化子句是一个常量表达式（5.19）。可以在类定义中使用 constexpr 说明符声明文字类型的 static 数据成员；如果是这样，它的声明应指定一个 brace-or-equal-initializer，其中作为 assignment-expression 的每个 initializer-clause 都是一个常量表达式。 [ 注意： 在这两种情况下，成员都可能出现在常量表达式中。 — 结束说明 ] 如果该成员在程序中被 odr-used (3.2) 使用，则该成员仍应在命名空间范围内定义，并且命名空间范围定义不应包含 initializer.

鉴于A::data 是在表达式A::data[0] 中使用的，根据标准，它应在命名空间范围内定义。 g++ 能够成功创建程序而无需在名称空间范围内定义 A::data 的事实并不能使程序正确。为了符合标准，应定义A::data。