GCC 和 Clang 不同意 C++17 constexpr lambda 捕获

Question

考虑这个例子，它将一个变量声明为 constexpr，通过在 lambda 中复制来捕获它，并声明另一个 constexpr 变量，该变量是 constexpr 函数从原始变量中解包非类型模板参数的结果。

#include <utility>

template<int I>
constexpr auto unwrap(std::integral_constant<int, I>) {
  return I;
}

int main() {
  constexpr auto i = std::integral_constant<int, 42>{};
  constexpr auto l = [i]() {
    constexpr int x = unwrap(i);
  };
}

Clang（主干）接受此代码。 (wandbox)

GCC（主干）失败并显示以下错误消息 (wandbox)：

lambda_capture.cpp:11:31: error: the value of ‘i’ is not usable in a constant expression
     constexpr int x = unwrap(i);
                               ^
lambda_capture.cpp:10:28: note: ‘i’ was not declared ‘constexpr’
   constexpr auto l = [i]() {

哪个编译器是正确的？在我看来，这是一个 GCC 错误，其中 lambda 捕获的 constexpr-ness 没有正确传播到 lambda 上下文。

Answer 1

两种实现都存在错误，但我倾向于认为 GCC 在这里得到了正确的答案。

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删除i 的捕获会导致 Clang 拒绝编译代码。这意味着它显然在某个地方存在错误。

[expr.const]/2.12:

表达式e 是核心常量表达式，除非求值 的e，遵循抽象机的规则，将评估 以下表达式之一：

• [...]
• 在 lambda-expression 中，对 [...] 一个变量的引用，该变量在 lambda-expression 之外定义了自动存储持续时间， 其中引用将是 odr 使用；
• [...]

Clang 的行为是精神分裂的：如果在 body 中使用 i 不是 odr-use，那么它不需要被捕获，但如果显式捕获被删除，它会拒绝 OP 中的代码； OTOH，如果是odr-use，那么上面的unwrap(i)不是一个常量表达式，所以它应该拒绝x的初始化。

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GCC 的 lambda 实现在 odr 使用方面非常糟糕。它会在超早期进行不断折叠，从而导致各种微妙的恶作剧。另一方面，对于显式捕获，它会转换所有用途，无论它是否实际上是 odr 用途。积极的常量折叠意味着如果i 的捕获被删除，它就会接受 OP 的代码。

假设 unwrap(i) 确实 odr-use i，那么根据 [expr.const]/2.12，OP 的代码格式错误是正确的。

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unwrap(i) 是否真的 odr 使用 i？这个问题boils down 是否复制初始化unwrap 的参数对象算作对i 应用左值到右值转换。我在标准中没有看到任何明确说明此处应用左值到右值转换的内容，而是[dcl.init]/17.6.2 表示我们调用构造函数（在这种情况下，是简单的隐式定义的复制构造函数）传递@987654337 @ 作为参数绑定到其参数，引用绑定是 odr-use 的经典示例。

可以肯定的是，应用从左到右的转换会导致从 i 复制初始化 integral_constant<int, 42> 对象，但这里的问题是，标准中没有任何内容相反 - 所有复制- 对来自i 的integral_constant<int, 42> 对象的初始化算作从左到右的转换。