类元素数组作为静态 constexpr 成员答案

【问题标题】：array of class element as a static constexpr member类元素数组作为静态 constexpr 成员
【发布时间】：2014-04-06 08:47:54
【问题描述】：

我有一个关于类 Bar 的 constexpr 静态成员的引导问题这是Bar 本身的数组。考虑以下完全正确的代码：

struct Foo {
  int i;
  static const std::array<Foo, 2> A;
};
const std::array<Foo, 2> Foo::A {{{1},{2}}};

现在我想要 Foo::A 不仅是 const，还有 constexpr。我面临必须完成静态 constexpr 成员初始化的问题在类声明中。但是，由于声明尚未完成，编译器还不知道实例的大小，因此拒绝制作数组。例如

 struct Bar {
   int i;
   constexpr static const std::array<Bar, 2> A{{{1},{2}}};
 };

被拒绝

/usr/include/c++/4.8/array: In instantiation of ‘struct std::array<Bar, 2ul>’:
ess.cpp:14:56:   required from here
/usr/include/c++/4.8/array:97:56: error: ‘std::array<_Tp, _Nm>::_M_elems’ has incomplete type
       typename _AT_Type::_Type                         _M_elems;

有没有办法解决这个问题？还是一种解决方法？

【问题讨论】：

标签： c++ arrays class c++11 constexpr

【解决方案1】：

目前这是不可能的，编译器无法提前知道 constexpr 是否实际允许/可能。将成员 A 替换为函数，它应该可以工作：

struct Bar
{
    int i;
    constexpr static std::array<Bar, 2> get_A()
    {
        return {{{1}, {2}}};
    }
};

相关（几乎重复）：static constexpr member of same type as class being defined

【讨论】：

感谢指针确实非常接近我的问题。我对您的解决方案有疑问：它是否确保数组确实在编译时计算并且只存储一次？这里的目标是拥有某种多单例类，其中所有内容都是静态计算的。
它应该做你要求的，但恐怕我目前没有办法证明它。我的编译器还不支持constexpr，而且很难验证，因为您不能向 constexpr-Constructors 添加任何信息语句或使用地址进行技巧。然而，即使编译器创建了多个实例，它也不应该影响运行时性能。并且结果数组应该是相同的，因为它是在编译时计算的。
其实并没有解决问题。我真的很想有一个独特的数组来确保引用常量。如果我执行static_assert(&Bar::get_A() == &Bar::get_A(), "Duplicate"); 然后我收到警告Bar::get_A() 返回一个临时数组并且断言失败。
当然它返回一个临时的，但是临时的构造在编译期间已经完成。编译器不会让您获取临时地址，这就是我所说的“难以验证”的意思。如果它不能解决您的问题，我很抱歉。如果您使用常规的 const 静态对象但使用常量表达式对其进行初始化怎么办？也许我遗漏了一些东西，但对我来说这样做并没有太大的好处。

【解决方案2】：

我找到了以下解决方案，可以确保

数组在编译时计算
数组存储在结构中而不被复制。

这个想法是在 constexpr 数组上使用 const 引用。

struct Bar {
  int i;
  static const std::array<Bar, 2> &A;
};

constexpr const std::array<Bar, 2> BarA {{{1},{2}}};
const std::array<Bar, 2> &Bar::A = BarA;

【讨论】：

【解决方案3】：

解决方案实际上只是在定义中只包含constexpr关键字，但不在声明中：

struct Foo {
  int i;
  static const std::array<Foo, 2> A;
};
constexpr std::array<Foo, 2> Foo::A {{{1},{2}}};

这确保Foo::A 被定义为一个实际的常量表达式。

Live Demo

this answer 归功于 Richard Smith。

【讨论】：