c++ - GCC 和 Clang 不同意 C++17 constexpr lambda 捕获

Question

考虑这个例子，它将一个变量声明为 constexpr，通过在 lambda 中复制来捕获它，并声明另一个 constexpr 变量，该变量是 constexpr 函数从原始变量中解包非类型模板参数的结果。

#include <utility>

template<int I>
constexpr auto unwrap(std::integral_constant<int, I>) {
  return I;
}

int main() {
  constexpr auto i = std::integral_constant<int, 42>{};
  constexpr auto l = [i]() {
    constexpr int x = unwrap(i);
  };
}

Clang(主干)接受此代码。 (wandbox)

GCC (trunk) 失败并显示以下错误消息 (wandbox):

lambda_capture.cpp:11:31: error: the value of ‘i’ is not usable in a constant expression
     constexpr int x = unwrap(i);
                               ^
lambda_capture.cpp:10:28: note: ‘i’ was not declared ‘constexpr’
   constexpr auto l = [i]() {

哪个编译器是正确的？在我看来，这是一个 GCC 错误，其中 lambda 捕获的 constexpr-ness 未正确传播到 lambda 上下文。

Answer 1

两种实现都存在错误，但我倾向于认为 GCC 在这里得到了正确的答案。

---

放弃对 i 的捕获导致 Clang 拒绝编译代码。这意味着它显然在某个地方存在错误。

[expr.const]/2.12 :

An expression e is a core constant expression unless the evaluation of e, following the rules of the abstract machine, would evaluate one of the following expressions:

• [...]
• in a lambda-expression, a reference to [...] a variable with automatic storage duration defined outside that lambda-expression, where the reference would be an odr-use;
• [...]

Clang 的行为是精神 split 症:如果使用 i在正文中不是 odr 使用，那么它不需要被捕获，但是如果显式捕获被删除，它会拒绝 OP 中的代码； OTOH，如果是 odr-use，则按上述 unwrap(i)不是常量表达式，因此它应该拒绝 x 的初始化.

---

GCC 的 lambda 实现在 odr 使用方面非常糟糕。它会在超早期进行不断折叠，从而导致各种微妙的恶作剧。另一方面，对于显式捕获，它会转换所有用途，无论它是否实际上是 odr 用途。积极的常量折叠意味着如果捕获 i，它会接受 OP 的代码。被删除。

假设 unwrap(i)是否使用 ODR i ，那么根据 [expr.const]/2.12，OP 的代码格式错误是正确的。

---

是否 unwrap(i)实际使用 odr i ?那个问题boils down是否复制初始化unwrap的参数对象算作对 i 应用左值到右值的转换.我在标准中没有看到任何明确说明此处应用左值到右值转换的内容，而是 [dcl.init]/17.6.2表示我们调用了一个构造函数(在本例中，是简单的隐式定义的复制构造函数)传递 i作为绑定(bind)到其参数的参数，引用绑定(bind)是 odr-use 的经典示例。

可以肯定的是，应用从左到右的转换会导致复制初始化 integral_constant<int, 42>来自 i 的对象，但这里的问题是，标准中没有任何内容相反 - integral_constant<int, 42> 的所有复制初始化来自 i 的对象计为从左到右的转化。