c++ - 指向数据成员转换的 Constexpr 指针

Question

GCC 8.2.1 和 MSVC 19.20 编译以下代码，但 Clang 8.0.0 和 ICC 19.0.1 无法编译。

// Base class.
struct Base {};

// Data class.
struct Data { int foo; };

// Derived class.
struct Derived : Base, Data { int bar; };

// Main function.
int main()
{
  constexpr int Data::* data_p{ &Data::foo };
  constexpr int Derived::* derived_p{ data_p };
  constexpr int Base::* base_p{ static_cast<int Base::*>(derived_p) };

  return (base_p == nullptr);
}

Clang 8.0.0 的错误信息如下:

case.cpp:16:33: error: constexpr variable 'base_p' must be initialized by a constant expression
  constexpr int Base::* base_p{ static_cast<int Base::*>(derived_p) };
                              ~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

我注意到它在两种情况下可以很好地使用 Clang 进行编译:

• 从最后一个定义中删除constexpr
• 将行 constexpr int Derived::* derived_p{ data_p }; 替换为 constexpr int Derived::* derived_p{ &Derived::bar };。

constexpr 表达式(使 Clang 和 ICC 失败的表达式)应该编译吗？

Answer 1

我相信 GCC 和 MSVC 是正确的，这段代码应该可以编译。

data_p指向Data的成员foo。 derived_p 通过指向成员转换的隐式指针指向Data 基类子对象的成员foo [conv.mem]/2 .

来自 [expr.static.cast]/12

A prvalue of type “pointer to member of D of type cv1 T” can be converted to a prvalue of type “pointer to member of B of type cv2 T”, where B is a base class of D, if cv2 is the same cv-qualification as, or greater cv-qualification than, cv1. […] If class B contains the original member, or is a base or derived class of the class containing the original member, the resulting pointer to member points to the original member. Otherwise, the behavior is undefined. [ Note: Although class B need not contain the original member, the dynamic type of the object with which indirection through the pointer to member is performed must contain the original member; see [expr.mptr.oper].  — end note ]

正如@geza 在他下面的评论中所指出的，类 Base 是 Derived 的基类，后者包含原始成员 Data::foo 在其 Data 基类子对象中(上面引用中的注释似乎是支持这种解释的进一步证据)。因此，用于初始化 base_p 的 static_cast 格式正确并且具有明确定义的行为。从 的 Base 基类子对象的角度来看，结果指针指向 Derived 对象的 Data::foo 成员派生对象。

要初始化一个 constexpr 对象，需要一个常量表达式 [dcl.constexpr]/9 。我们的表达式(static_cast 的结果)是一个核心常量表达式，因为 [expr.const]/2 中没有任何其他内容。它也是一个常量表达式，因为它是满足 [expr.const]/5 中规定的所有约束的纯右值。