通过示例了解变量模板

Question

我试图通过以下示例了解变量模板的工作原理：

#include <iostream>

template <class T, const T& t>
int var = t.a;

struct T
{
    int a;
    constexpr T(): a(31){ }
};

T y;

const T t = y;

const T tt = T();

int main()
{ 
    std::cout << "var <T, t> = " << var<T, t> << std::endl;  //0
    std::cout << "y.a = " << y.a << std::endl;  //31
    std::cout <<"var <T, tt> = " << var<T, tt> << std::endl; //31
}

DEMO

老实说，我真的不知道这种行为。让我感到困惑的是，专业化 var<T, t> 是 0，但 y.a 是 31。此外，如果我们用临时初始化 T 类型的对象，我们也会得到不同的结果。你能澄清一下吗？

我的意思是，我正在从工作草案 N4296 中寻找规范性参考，描述该行为。

Answer 1

目前，变量模板的指定程度相当低。如果我们通过the current core issues list，我们会看到

• It is unclear whether and how a variable template can be defined multiple times in a program.
• It is unclear how definitions and declarations of variable templates are matched.
• It is unclear how variable template partial specializations are supposed to work.
• It is unclear what the point of instantiation of a variable template specialization is.

过去也不清楚初始化顺序变量模板遵循什么。 CWG issue 1744 修改了 [basic.start.init]/p2 以澄清这一点

使用静态存储动态初始化非局部变量 如果变量是隐式或 显式实例化的特化，否则是有序的 [注意：明确专门化的静态数据成员或变量 模板专业化已订购初始化。 —结束注释]。

var<T, t> 是一个具有静态存储持续时间的非局部变量，它是隐式实例化的特化。因此它的动态初始化是无序的。由于t 不符合常量初始化条件，这意味着var<T, t> 可能在t 的动态初始化之前被初始化，结果产生0，而不管var 的定义和@ 之间的相对顺序如何987654337@的定义，和var<T, t>的实例化点无关。

因此，moving the definition of var below the definition of t 和/或an explicit instantiation of var<T, t> 对正在打印的内容没有影响，而providing an explicit specialization for var<T, t> still initializing it to t.a 导致第一行打印31。

Answer 2

原因是初始化的顺序：

• 首先是零初始化。所有三个变量都设置为零。

• 然后是常量初始化。 y 和 tt 使用 constexpr 初始化，产生 31。

• 动态初始化是最后一个。在这一步中，编译单元中变量的顺序很重要。 var 在t 之前，所以var<T, t> 在t 从y 初始化之前从t 初始化。

Answer 3

据推测，var 特化是在其他全局变量之前动态初始化的。在这种情况下，t 需要动态初始化（因为它的初始化器不是常量表达式），因此在用于初始化 var<T, t> 时仍然具有零值；而tt 可以从它的constexpr 初始化器静态初始化，所以在用于初始化var<T, tt> 时有它的最终值。

但是，我在draft standard 中找不到任何内容来说明这是预期的（如果特化的声明点是模板本身的声明点），还是未定义/不正确的行为。