为什么这个循环模板实例化是合法的？答案

【问题标题】：Why is this circular template instantiation legal?为什么这个循环模板实例化是合法的？
【发布时间】：2017-04-07 11:21:08
【问题描述】：

我不明白编译器在这里做什么：

#include <iostream>
using namespace std;

// non-default-constructable struct
struct X
{
    X(int v) : x(v) {}
    const int x;
};

template< typename T>
struct A
{
    static const X a;
};

// trigger a compiler error if we try to instantiate the default template
template< typename T >
const X A<T>::a;


template<>
struct A<int>
{
    static const X a;
};

template<>
struct A<float>
{
    static const X a;
};

// is this not infinitely circular?
const X A<int>::a = X(A<float>::a.x + 1);
const X A<float>::a = X(A<int>::a.x + 1);

int main() {
    // error as expected, A<bool>::a cannot be default-constructed
    // cout << A<bool>::a.x << endl; 

    // this compiles and prints "1 2"
    cout << A<int>::a.x << " " << A<float>::a.x << endl;
    return 0;
}

我原以为a 的两个专门定义会生成编译器错误，因为它们都是使用另一个的值初始化的，甚至没有可以依赖的默认构造函数。但显然，这在 ideone 中编译并打印 1 2。那么编译器是如何得出X 的两个实例应该用这些值初始化的结论的呢？

【问题讨论】：

不，不是，这是未定义的行为。 A::a 在 A:a 之前没有被赋值，这意味着你只是在读取随机内存

标签： c++ templates instantiation circular-reference

【解决方案1】：

这恰好是非局部变量初始化的副作用。标准说：

3.6.2 非局部变量的初始化[basic.start.init]

...
... 具有静态存储持续时间 (3.7.1) 或线程存储持续时间 (3.7.2) 的变量应为零初始化 (8.5) 在任何其他初始化发生之前...
... 静态初始化应在任何动态初始化发生之前执行。如果变量是隐式或显式实例化的特化，否则按顺序 [注意：显式特化静态数据成员或变量模板特化已有序初始化。 ——尾注]变量在单个翻译单元中定义的有序初始化应按照它们的顺序进行初始化翻译单元中的定义。

这正是这里发生的事情：

A<int>::a 和 A<float>::a 都是 0 初始化
然后按照定义的顺序对其进行初始化
- 首先A<int>::a 读取A<float>::a 中的内容，因为之前的0 初始化为0，加1 并用1 完全初始化
- 然后A<float>::a 得到现在完全初始化的A<int>::a 的值，即1，加1，完全初始化为2

这意味着这是一个格式良好的程序。

但同一段稍后会说：

如果对象 obj1 的初始化引用了命名空间范围的对象 obj2 可能需要动态初始化并稍后在同一翻译单元中定义，未指定使用的 obj2 的值是否会是完全初始化的 obj2 的值（因为 obj2 是静态的初始化）或将是 obj2 的值，只是零初始化

所以我不确定是否要求输出为1 2，或者如果A<int>::a的动态初始化首先触发A<float>::a的动态初始化是否可以是2、1

【讨论】：