结构成员初始化

Question

该代码编译：

struct Info
{
    constexpr Info(bool val) : counted(false), value(unsigned(val)) {}
    constexpr Info(unsigned val) : counted(true), value(val) {}

    bool counted;
    unsigned value;
};

constexpr const auto data = std::array{
    Info{true}, Info{42u}
};

struct Foo
{
    constexpr static inline const auto data = std::array{
        Info{true}, Info{42u}
    };
};

此代码没有：

struct Foo
{
    struct Info
    {
        constexpr Info(bool val) : counted(false), value(unsigned(val)) {}
        constexpr Info(unsigned val) : counted(true), value(val) {}

        bool counted;
        unsigned value;
    };

    constexpr static inline const auto data = std::array{
        Info{true}, Info{42u}
    };
};

报告的错误(在MSVC、gcc和clang中)表明，他们认为Info构造函数没有定义，或者不是constexpr，例如。来自clang：

prog.cc:21:5: note: undefined constructor 'Info' cannot be used in a constant expression
    Info{true}, Info{42u}
    ^

为什么？

(可能与this question相关，但Info在使用时应该是完整的；只有Foo仍然不完整。)

Answer 1

gcc-8的错误信息可以说更清楚：

constexpr Foo::Info::Info(bool)’ called in a constant expression before its definition is complete

该错误似乎是根据expr.const§2产生的：

表达式e是一个核心常量表达式，除非对e的计算遵循抽象机器(4.6)的规则计算下列表达式之一： ..。 (2.3) -调用未定义的constexpr函数或未定义的constexpr构造函数；

为什么它是未定义的，而调用显然是在定义之后？

问题是，成员函数定义被推迟到最外层的封闭类的结束大括号(因为他们可以看到封闭类的成员)。考虑一下这个类的定义：

constexpr int one = 1;

struct Foo
{
    struct Bar
    {
        static constexpr int get_one() { return one; }
    };

    static constexpr int two = Bar::get_one() + 1;
    static constexpr int one = 42;
};

假设这应该有效，那么实现如何处理这一定义？

one is Bar::get_one指的是Foo::one，而不是::one，因此必须在看到该成员之后处理它。它在two的定义中使用，它是constexpr，因此必须在该成员的初始化项之前进行处理。因此，要使其工作，总的顺序必须是one，然后是get_one，然后是two。

但是C++实现不是这样工作的。他们不做任何复杂的依赖性分析。它们按照被看到的顺序处理声明和定义，除了class.mem§2中列出的一些例外情况。

在标准中，我似乎找不到明确的说法，直到oitermost封装类完成时，才会认为constexpr成员函数是未定义的，但这是唯一的逻辑可能性。它不能以任何其他方式工作。