Шаблонный делегирующий конструктор копирования в постоянных выражениях

Этот вопрос мотивирован этот.

Рассмотрим следующий код:

struct B {};

struct S {
    B b; // #1

    S() = default;

    template <typename ...dummy> // #2
    constexpr S(const S&) {}

    template <typename ...dummy> // #3
    constexpr S(S &other) 
        : S(const_cast<const S&>(other)) // #4
    {}
};

S s;
constexpr S f() {return s;}

int main() {
    constexpr auto x = f();
}

GCC успешно компилирует этот код, но Clang отклоняет его (Пример на Godbolt.org). Сообщение об ошибке, выдаваемое Clang:

<source>:21:20: error: constexpr variable 'x' must be initialized by a constant expression
    constexpr auto x = f();
                   ^   ~~~
<source>:13:11: note: read of non-constexpr variable 's' is not allowed in a constant expression
        : S(const_cast<const S&>(other)) 
          ^
<source>:13:11: note: in call to 'S(s)'
<source>:18:25: note: in call to 'S(s)'
constexpr S f() {return s;}
                        ^
<source>:21:24: note: in call to 'f()'
    constexpr auto x = f();
                       ^
<source>:17:3: note: declared here
S s;
  ^

Обратите внимание: если мы удалим любой из # 2, # 3 или # 4, оба компилятора примут этот код. Если мы заменим # 1 на int b = 0;, оба компилятора отклонят его.

У меня вопрос:

  1. Какой компилятор правильный в соответствии с действующим стандартом?
  2. Если GCC верен, почему замена # 1 на int b = 0; делает этот код некорректным? Если Clang верен, почему удаление любого из пунктов №2, №3 или №4 делает этот код правильным?

c++ templates language-lawyer copy-constructor constant-expression
person xskxzr    schedule 01.03.2020    source источник
comment
Кстати, ни одна из этих функций не является конструктором копирования. По определению конструктор является конструктором копирования, только если он не является шаблоном.   -  person Nicol Bolas    schedule 01.03.2020
comment
@NicolBolas Спасибо, что указали на это. Я использую в заголовке только конструктор копирования, чтобы резюмировать проблему. Если у вас есть лучший заголовок, пожалуйста, отредактируйте его.   -  person xskxzr    schedule 01.03.2020

Ответы (1)


arrow_upward
3
arrow_downward

Поскольку оба ваших пользовательских конструктора являются шаблонами, не являются копировать (или перемещать) конструкторы. Таким образом, компилятор неявно объявляет конструктор копирования и определяет его как заданный по умолчанию.

Таким образом, часть 1 сводится к следующей отличительной программе:

struct A {
    struct B {} b;
    constexpr A() {};
    // constexpr A(A const& a) : b{a.b} {}    // #1
};
int main() {
    auto a = A{};
    constexpr int i = (A{a}, 0);
}

Отклонено Clang и MSVC, принято gcc; раскомментируйте #1, чтобы все трое приняли.

Согласно определению неявно определенного конструктора копирования не существует Таким образом, #1 отличается от constexpr A(A const&) = default;, поэтому gcc верен. Также обратите внимание, что если мы дадим B определяемый пользователем конструктор копирования constexpr, Clang и MSVC снова примут, поэтому проблема, по-видимому, заключается в том, что эти компиляторы не могут отслеживать конструктивность копирования constexpr рекурсивно пустых, неявно копируемых классов. Зарегистрированные ошибки для MSVC и Clang (исправлено для Clang 11).

Часть 2:

Удаление #1 означает, что вы копируете (выполняете преобразование lvalue-to-rvalue) объект s.b типа int, время существования которого началось вне контекста constexpr.

Удаление #2 дает S определяемый пользователем constexpr конструктор копирования, который затем делегируется на #4.

Удаление #3 дает S определяемый пользователем (неконстантный) конструктор копирования, подавляя неявно определенный конструктор копирования, поэтому делегирующая конструкция вызывает конструктор шаблона const (который, помните, не является конструктором копирования).

Удаление #4 означает, что ваш шаблон конструктора с аргументом S& other больше не вызывает неявно определенный конструктор копирования, поэтому b инициализируется по умолчанию, что Clang может делать в контексте constexpr. Обратите внимание, что конструктор копирования по-прежнему неявно объявлен и определен как заданный по умолчанию, просто ваш конструктор template<class...> S::S(S& other) предпочтительнее с точки зрения разрешения перегрузки.

Важно понимать различие между подавлением неявно определенного конструктора копирования и предоставлением предпочтительной перегрузки. template<class...> S::S(S&) не подавляет неявно определенный конструктор копирования, но предпочтительнее для неконстантного аргумента lvalue, предполагая, что неявно определенный конструктор копирования имеет аргумент S const&. С другой стороны, template<class...> S::S(S const&) не подавляет неявно определенный конструктор копирования и никогда не может быть предпочтительнее неявно определенного конструктора копирования, поскольку это шаблон и списки параметров одинаковы.

person ecatmur    schedule 02.03.2020
comment
Не могли бы вы подробнее рассказать о рекурсивно пустых, неявно копируемых классах, что вы имеете в виду под рекурсивно пустыми? - person xskxzr; 03.03.2020
comment
@xskxzr под рекурсивно пустым я имею в виду неполиморфный тип класса, все нестатические элементы данных и непосредственные базы которого рекурсивно пусты. Другими словами, в нем нигде нет скалярных объектов, поэтому его представление значения пусто - оно не имеет состояния. Под неявно копируемым я подразумеваю, что его конструктор копирования не предоставляется пользователем, и все его непосредственные базы могут неявно копироваться, поэтому его конструктор копирования не вызывает какой-либо пользовательский код. (1/2) - person ecatmur; 03.03.2020
comment
Соедините их вместе, и вы получите класс, конструктор копирования которого полностью не работает, поэтому должно быть нормально вызывать в контексте constexpr, даже если время жизни исходного объекта началось вне контекста. (2/2) - person ecatmur; 03.03.2020