在 constexpr 构造函数中初始化数组是否合法？

Question

下面的代码合法吗？

template <int N>
class foo {
public:
    constexpr foo()
    {
        for (int i = 0; i < N; ++i) {
            v_[i] = i;
        }
    }

private:
    int v_[N];
};

constexpr foo<5> bar;

Clang 接受它，但 GCC 和 MSVC 拒绝它。

GCC 的错误是：

main.cpp:15:18: error: 'constexpr foo<N>::foo() [with int N = 5]' called in a constant expression
   15 | constexpr foo<5> bar;
      |                  ^~~
main.cpp:4:15: note: 'constexpr foo<N>::foo() [with int N = 5]' is not usable as a 'constexpr' function because:
    4 |     constexpr foo()
      |               ^~~
main.cpp:4:15: error: member 'foo<5>::v_' must be initialized by mem-initializer in 'constexpr' constructor
main.cpp:12:9: note: declared here
   12 |     int v_[N];
      |         ^~

如果这种代码没问题，我可以减少很多index_sequences 的使用。

Answer 1

在C++20 之前的constexpr上下文中禁止平凡的默认初始化。

我猜，原因是很容易“意外地”从默认初始化的原语中读取，这种行为会给您的程序带来未定义的行为，并且直接禁止具有未定义行为的表达式constexpr（ref）。该语言已被扩展，因此现在编译器必须检查是否发生了这样的读取，如果没有，则应接受默认初始化。编译器需要做更多的工作，但是（如您所见！）对程序员有很大的好处。

本文建议允许在 constexpr 上下文中为平凡的默认可构造类型进行默认初始化，同时继续禁止调用未定义的行为。简而言之，只要不读取未初始化的值，在堆和堆栈分配方案中的 constexpr 中都应该允许此类状态。

从 C++20 开始，v_像你一样离开“未初始化”是合法的。然后你继续分配它的所有元素值，这很棒。