使用静态 constexpr 变量 odr 吗？

Question

给出下面的代码，Foo::FOO1 ODR 是否被使用？

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

class Foo
{
public:
    static constexpr auto FOO1 = "foo1";
    void bar();
};

void Foo::bar()
{
    const std::map<std::string, int> m = {
        {FOO1, 1},
    };
    for (auto i : m)
    {
        std::cout << i.first << " " << i.second << std::endl;
    }
}

int main()
{
    Foo f;
    f.bar();
    return 0;
}

用-O1或以上的代码编译是可以的，但是如果用-O0编译，就会出现以下错误（见coliru example：

undefined reference to `Foo::FOO1'

这表明它是 ODR 使用的。是哪个？

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我知道上面的代码用 -O 构建得很好，但是在a real (and more complex) case:

• 使用 -O2 可以正常编译和链接代码
• 代码得到上面的undefined reference错误LinkTimeOptimization(-O2 -flto)

所以这表明优化 (-O) 和 LinkTimeOptimization (-flto) 都会影响 ODR 使用规则？这在 C++14 和 C++17 之间会发生变化吗？

Answer 1

规则是[basic.def.odr]/4:

变量x 的名称显示为潜在评估表达式ex 被exodr-used 除非应用左值到右值转换为x 会生成一个不调用任何重要函数的常量表达式，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，其中任一左值到右值的转换 ([conv.lval]) 应用于 e，或者 e 是丢弃值表达式 ([expr.prop])。

第一部分显然是满意的（FOO1 是constexpr，所以左值到右值的转换确实会产生一个常量表达式，而不会调用非平凡的函数），但第二部分呢？

我们正在构建一个map。相关的constructor there 采用initializer_list<value_type>，即initializer_list<pair<const string, int>>。 pair 有一个 bunch of constructors，但这里会调用：

template <class U1, class U2>
constexpr pair(U1&& x, U2&& y); // with U1 = char const*&, U2 = int

这里重要的部分是我们不是直接构造string，而是通过pair 的转换构造函数，其中涉及绑定对FOO1 的引用。那是一种气味用途。这里没有左值到右值的转换，也不是丢弃值表达式。

基本上，当您获取某物的地址时，这是一种 odr-use - 它必须有一个定义。所以你必须添加一个定义：

constexpr char const* Foo::FOO1;

请注意，另一方面，这是：

std::string s = FOO1;

不会是一种气味用途。在这里，我们直接调用带有char const* 参数的构造函数，这将是左值到右值的转换。

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在 C++17 中，我们在 [dcl.constexpr] 中得到了这个新句子：

使用 constexpr 说明符声明的函数或静态数据成员隐含地是内联函数或变量 ([dcl.inline])。

这不会改变关于 odr-use 的任何内容，FOO1 在您的程序中仍然是 odr-used。但它确实使FOO1 隐式成为内联变量，因此您不必显式地为其添加定义。很酷。

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还要注意，仅仅因为程序编译和链接并不意味着缺少定义的变量没有被 ODR 使用。

也就是说优化（-O）和LinkTimeOptimization（-flto）都会影响ODR的使用规则？

他们没有。这样的优化很酷。