Assegna un membro statico della classe constexpr alla variabile di runtime

Question

So che ci sono molte domande simili, ma domande in qualche modo diverse. Si tratta di circa la seguente situazione:

#include <iostream> 
#include <array> 

template<typename T> class MyClass 
{ 
public: 
    static constexpr std::array<T,4> ARRAY {{4, 3, 1, 5}}; 
}; 

int main() 
{ 
    constexpr std::array<int, 4> my_array(MyClass<int>::ARRAY); // works fine -> can use the ARRAY to initialize constexpr std::array 

    constexpr int VALUE = 5*MyClass<int>::ARRAY[0]; // works also fine 

    int value; 
    value = my_array[0]; // can assign from constexpr 
    value = MyClass<int>::ARRAY[0]; // undefined reference to `MyClass<int>::ARRAY 

    std::cout << VALUE << std::endl; 
    std::cout << value << std::endl; 

    return 0; 
} 

Per quanto ho capito constexpr è per le costanti in fase di compilazione. Quindi il compilatore può fare già qualche calcolo, ad esempio per calcolare lo VALUE. Inoltre posso ovviamente definire uno constexpr std::array<,>, da cui posso assegnare i valori alle variabili di runtime. Mi aspetto che il compilatore imposti già value = 4 nel programma eseguibile, per evitare un'operazione di caricamento. Tuttavia, non posso assegnare direttamente dal membro statico, ottenendo l'errore

undefined reference to `MyClass<int>::ARRAY' 
clang-3.7: error: linker command failed with exit code 1 

che non ha senso per me, perché può essere fatto con una fase intermedia di un'altra variabile constexpr.

Quindi la mia domanda è: perché un membro statico di constexpr di una classe non può essere assegnato a una variabile di runtime?

Nota: nella mia MWE la classe è una classe modello, che non influisce sull'errore. Tuttavia, inizialmente ero interessato a questo caso particolare, che mi aspetto essere più generale come per una classe non modello.

(compilatore è clang++ o g++ con -std=c++11 - danno lo stesso errore)

Edit: @Bryan Chen: Hai dimenticato le linee di uscita. Sono aggiunti ora.

Answer 1

Il undefined reference è un errore di linker. La regola è che se una variabile è odr-used allora deve avere una definizione. Questo vale anche per le variabili constexpr.

Come la maggior parte delle regole ODR, la violazione è un comportamento indefinito senza necessità di diagnostica (che potrebbe spiegare perché non è stata rilevata alcuna diagnostica per alcuni dei tuoi usi del valore).

Per correggere l'errore, aggiungere una definizione al di fuori della classe:

template<typename T> constexpr std::array<T,4> MyClass<T>::ARRAY; 

Dal momento che si tratta di un modello che si può effettivamente mettere questo nell'intestazione, a differenza del caso usuale in cui la definizione va esattamente in un .cpp file.

---

La questione principale è se ARRAY[0] conta come ODR-uso.Secondo this detailed post, in C++ 11 e C++ 14, l'indicizzazione di un array conta come odr-use, ma questo è stato modificato da DR 1926 archiviato contro C++ 14 per non essere odr-use.

Tuttavia, che sta parlando di array incorporati. IDK se lo stesso ragionamento si applica a std::array, trovo il testo di [basic.def.odr]/3 difficile da capire. In base allo informal definition on cppreference, uso della matrice, , poiché il suo valore di ritorno associa un riferimento alla matrice.

Answer 2

Per questo motivo restituisco sempre oggetti constexpr da una funzione constexpr.

Codice modificato di seguito. Si noti che a causa di un deficit di C++ 14 in std::array<> è necessario restituire un const std::array per consentire a operator[] di funzionare.

#include <iostream> 

#include <iostream> 
#include <array> 

template<typename T> class MyClass 
{ 
public: 
    static constexpr const std::array<T,4> ARRAY() { return {4, 3, 1, 5}; }; 
}; 

int main() 
{ 
    constexpr std::array<int, 4> my_array(MyClass<int>::ARRAY()); // works fine -> can use the ARRAY to initialize constexpr std::array 

    constexpr int VALUE = 5 * MyClass<int>::ARRAY()[0]; // works also fine 

    int value; 
    value = my_array[0]; // can assign from constexpr 
    value = MyClass<int>::ARRAY()[0]; // undefined reference to `MyClass<int>::ARRAY 

    std::cout << VALUE << std::endl; 
    std::cout << value << std::endl; 

    return 0; 
} 

risultati attesi:

20 
4