带有 constexpr 函数失败的模板实例化

Question

我有模板类C，它有一个非类型但引用模板参数到类型P：

class P {
public:
  int x;
  int y;
};

template <const P &x>
class C {
public:
  const int &f() { return x.x; }
};

我声明了一个P类型的全局变量：

P p = {33,44};

我还声明了一个返回对p的引用的函数：

constexpr const P &h() { return p; }

然后尝试在下面使用这些：

C<p> o;    // line 1
C<h()> oo; // line 2

当然，我对第一个实例化没有问题，但第二个实例化。我的编译器抱怨：

error: non-type template argument does not refer to any declaration

为什么会这样？我无法在规范中找到反对它的论据。我不确定这是否与Calling constexpr in default template argument 中的问题完全相同，其中讨论的是关于 nested 实例化的实例化点。这更像是一个类型问题，但是哪一个呢？我的函数h() 返回一个对定义明确的类型（const P &）的明确定义变量的引用。我预计会发生一些内联以给出正确的结果，但事实并非如此。你能告诉我为什么吗？

将函数声明为内联不会改变任何问题。

实验是用Apple LLVM version 6.0 (clang-600.0.56) (based on LLVM 3.5svn 完成的。我也试过g++-mp-4.8 (MacPorts gcc48 4.8.3_2) 4.8.3，报错为：

'h()' is not a valid template argument for type 'const P&' because it is not an object with external linkage

看起来我对h() 的调用（这是一个constexpr，所以编译时可计算）不被视为这样......

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我忘了说如果我们尝试像这样的另一个参考，问题是一样的：

const P &pp = p;

然后

C<pp> oo;

这次第一个编译器说：

non-type template argument of reference type 'const P &' is not an object

第二个：

error: could not convert template argument 'pp' to 'const P &'

pp 不是对象？ pp 不是 const P& 类型？好吧，我可以按原样使用它...我知道它是一个参考，但与本机参考没有区别，或者？

Answer 1

此限制似乎受以下提案 Allow constant evaluation for all non-type template arguments 的约束，仍在尝试确定此提案的状态。它说：

指针、引用和指向的指针的句法限制 成员很尴尬，并阻止了合理的重构。例如：

template<int *p> struct A {};
int n;
A<&n> a; // ok

constexpr int *p() { return &n; }
A<p()> b; // error

并进一步说：

限制的历史原因很可能是 C++ 以前没有足够强的规范 指针、引用或指向成员类型的常量表达式。 然而，情况已不再如此。现状是一个 评估这样的模板参数需要实现，但是 如果结果不为空，则必须丢弃结果。

除上述之外，对具有链接的实体的限制是 导出模板的工件，可能在 移除了模板类型参数的链接限制。

它会删除带有此限制的注释的这一部分：

未命名的左值和没有链接的命名左值

整条注释如下：

临时的、未命名的左值和没有链接的命名左值是 不可接受的模板参数，当相应的 模板参数有引用类型。

更新

这个提案N4268的修订版是adopted into the working draft at Urbana，我们可以在最新的工作草案N4296中看到变化。新说明如下：

临时对象不是可接受的模板参数，当 对应的模板参数有引用类型

规范部分是14.3.2 (temp.arg.nontype) 段落 1 在这个提案中会说：

对于引用或指针类型的非类型模板参数， 常量表达式的值不应引用（或指针 类型，不得是）的地址：

• 一个子对象 (1.8)，
• 一个临时对象 (12.2)，
• 字符串文字 (2.14.5)，
• typeid 表达式 (5.2.8) 的结果，或
• 预定义的 func 变量 (8.4.1)。

我们可以在最新的标准草案N4296中找到这个新的措辞。

看起来这个更改实际上已经在clang HEAD 中实现了，请参阅您的代码工作live，使用-std=c++1z 标志。这意味着更改应该是 C++17 的一部分，假设后续更改不会逆转或改变它。

Answer 2

如果是

C<h()> oo;

§14.3.2/4 开始：

[注意：临时、未命名的左值和没有链接的命名左值是不可接受的模板- 对应的模板参数具有引用类型时的参数。

（强调我的）