C++11：模板中的（递归）指针算法（TMP）

Question

不要问我为什么，但我试图在编译时初始化一个指针数组（指针指向另一个静态数组的元素）。这涉及 TMP，因此在构建可变参数列表时需要模板递归。我已将问题缩小到以下几点：

template <int const * const P>
struct Foo
{
    constexpr static int const * const bar = P;
};

constexpr int const array[5] = {0, 1, 2, 3, 4}; // global, so has linkage

int main()
{
    /* 1 */ cout << *Foo<array>::bar << '\n';
    /* 2 */ cout << *Foo<array + 1>::bar << '\n';
    /* 3 */ cout << *Foo<&array[1]>::bar << '\n';
}

案例 1 工作正常，并打印 '0'。

案例 2 无法编译，GCC (4.9.1) 报错：

error: ‘(((const int*)(& array)) + 4u)’ is not a valid template argument for ‘const int*’ because it is not the address of a variable
 cout << *Foo<array + 1>::bar << '\n';
                       ^

案例 3 无法编译，GCC 报错：

error: template argument 1 is invalid
 cout << *Foo<&array[1]>::bar << '\n';

我主要关心案例2。为什么不能做常量指针算术并将结果传递给模板？

Answer 1

你说得对，当指定指针类型的非类型模板参数时，不可能进行任何指针算术。标准如此明确地说，C++11 14.3.2/1：

用于非类型、非模板的 模板参数 模板参数 应为以下之一：

• ...
• 一个常量表达式 (5.19)，它指定具有静态存储持续时间的对象的地址，并且 外部或内部链接或具有外部或内部链接的功能，包括功能模板 和函数模板 ID，但不包括非静态类成员，表示（忽略括号）为 & id-expression, 除了 & 可以省略，如果名称指的是一个函数或数组，应该 如果对应的 template-parameter 是引用，则省略；或
• ...

（强调我的，省略了此处不适用的其他要点）。

为了完整起见，id-expression 在 5.1.1 中定义为限定或非限定标识符、操作符名称、析构函数名称或模板标识符。 [] 不允许在那里。