C ++ Switch不会使用用作案例的外部定义变量进行编译

Question

我正在使用 MinGW GNU 编译器编写 C++，当我尝试在 switch 语句中使用外部定义的整数变量作为 case 时，就会出现问题。我收到以下编译器错误：“case label does not reduce to an integer constant”。

因为我已经将整数变量定义为 extern 我相信它应该编译，有谁知道问题可能是什么？

下面是一个例子：

test.cpp

#include <iostream>
#include "x_def.h"

int main()
{
   std::cout << "Main Entered" << std::endl;


   switch(0)
   {
      case test_int:
         std::cout << "Case X" << std::endl;
         break;
      default:
         std::cout << "Case Default" << std::endl;
         break;
   }

   return 0;
}

x_def.h

extern const int test_int;

x_def.cpp

const int test_int = 0;

此代码将在 Visual C++ 2008 上正确编译。此外，我的一个蒙大拿州朋友检查了 ISO C++ 标准，似乎任何 const-integer 表达式都可以工作。这可能是编译器错误还是我遗漏了一些明显的东西？

这是我的编译器版本信息：

从 C:/MinGW/bin/../lib/gcc/mingw32/3.4.5/specs 读取规范
配置：../gcc-3.4.5-20060117-3/configure --with-gcc --with-gnu-ld --with-gnu-as --host=mingw32 --target=mingw32 --prefix= /mingw --enable-threads --disable-nls --enable-languages=c,c++,f77,ada,objc,java --disable-win32-registry --disable-shared --enable-sjlj-exceptions -- enable-libgcj --disable-java-awt --without-x --enable-java-gc=boehm --disable-libgcj-debug --enable-interpreter --enable-hash-synchronization --enable-libstdcxx-debug
线程型号：win32
gcc 版本 3.4.5 (mingw-vista special r3)

Answer 1

case 标签需要一个整数常量表达式，它有严格的要求，可以在编译时在使用时确定它们的值。

从 5.19 [expr.const] 开始，“整型常量表达式只能涉及字面量 (2.13)、枚举器、常量变量或整型或枚举类型的静态数据成员用常量初始化表达式 (8.5),..."。

在需要常量表达式的地方使用test_int 时，它是一个声明为extern 的const 变量，并且没有任何初始化程序并且不满足常量表达式的要求，尽管事实上实际上，您确实使用另一个翻译单元中的整数常量表达式对其进行了初始化。 （*这在标准的措辞中并不完全清楚，但这是我目前对它的解释。）

标准中的限制不允许以下用法：

void f(int a, int b)
{
    const int c = b;

    switch (a)
    {
    case c:
        //...
    }
}

在您的示例中，当编译器编译test.cpp 时，它无法确定x_def.cpp 中的初始化程序可能是什么。你可能已经这样做了：

const int test_int = (int)time();

显然，在这两个示例中，const int 的值都不能在编译时确定，这是整型常量表达式的意图。

Answer 2

案例标签必须是编译时常量。这意味着编译器必须能够在编译时替换该值。尽管您的值是常量，但编译器至少要到链接时才能知道它们的值。

Answer 3

VC++ 是对的，g++ 是错的。案例标签必须是 integral constant expression（第 6.4.2/2 节），并且使用常量表达式初始化的整数类型的 const 变量是常量表达式（第 5.19/1 节）。

编辑：主要是为了 Pavel，以及他对可能的 DR 的建议。 §5.19/2 已经完全重写了。 C++0x 添加了一个全新的constexpr 概念，扩展了被认为是常量表达式的东西。例如，在当前标准下，类似：

int x() { return 10; }
const int y = x();

y 不是常量表达式。我们都可以很容易地看到它是（间接地）用文字 10 初始化的，但是编译器仍然不允许它作为常量表达式。在新标准下，可以将x() 指定为constexpr，而y 将是一个常量表达式。

正如在 N2960 中制定的，§5.19/2 说表达式是常量表达式，除非它使用以下列表中的内容。然后它给出了一个页面长的列表，但是使用在当前编译单元中未初始化的const 变量似乎不是其中之一。 [编辑：见下文——阅读 CWG 第 721 期，我改变了主意。]

就 VC++ 正确而 g++ 错误而言，我的意思只是在这个非常具体的方面。如果您正在谈论使标准的每个部分都正确，那么毫无疑问 both 都是“错误的”。我怀疑是否有人正在为任何一个实现export。

然而，

export 确实指出了 C++ 似乎愿意将决策推迟到链接时间的程度。两阶段名称查找意味着在编译导出的模板时，除了不确定的常量表达式之外，还有很多其他内容。它甚至可能不知道一个特定的名称是指一个函数还是一个对象——但毫无疑问标准确实确实需要这个。手头的问题让我觉得基本上更容易处理。

编辑：我进行了一些搜索，发现核心工作组问题 721。Jame 的问题与手头的问题非常相似（“但是，这并不要求初始化发生在同一翻译单元并在常量表达式之前...")。提议的决议增加了以下短语：“......带有前面的初始化......”。至少在我阅读时，这意味着委员会同意在当前标准下，代码必须被接受，但在新标准下是不允许的。

该措辞已在今年 7 月达成一致，但（还没有？）出现在 N2960 中，我认为这是 C++0x 的最新草案。

Answer 4

我无法在使用 VC++2008 的简单示例中重现这一点：

test.cpp:

extern const int n;
int main() {
    switch (0) {
    case n: break;
    }
}

test2.cpp：

extern const int n = 123;

编译：

cl.exe test.cpp test2.cpp

输出：

test.cpp(4) : error C2051: case expression not constant

Answer 5

MS 编译器在这里有点调皮。当您在同一编译单元中使用该常量编译常量初始化和 case 语句时，它会在编译时计算出常量值。

一旦你尝试使用初始化它的编译单元的extern const outside（即包含初始化的 cpp 文件或它包含的任何文件），编译器将与同样的错误。 Fred Larson 是正确的，编译器不应该直到链接时间才知道常量值，因此它不能被接受为 switch 常量，它只是 MS 编译器有点作弊。

您的问题的解决方案是使用宏，您有什么理由不想#define 常量？

Answer 6

这是一个更简单的测试：

test_int.cpp：

const int test_int = 10;

ma​​in.cpp：

#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;

extern const int test_int;

int main() {
    cout << test_int << endl;
    return 0;
}

在 G++ 中，我得到一个未定义的引用。但是，在 C 中做同样的事情是可行的。根据 http://gcc.gnu.org/ml/gcc/2005-06/msg00325.html ，一个 const 变量在 C++ 中隐式地具有内部链接。在 C 中似乎不是这种情况。

Answer 7

我用的是“gcc (SUSE Linux) 4.3.2”，效果差不多，还是有点陌生​​。

我的定义是：

namespace operations{
   const cOpDummy OpDummy();
   const cInitOperator InitOperator();
};

const unsigned long ulNumberOfOperations = 2;

const cOperation * arrayOperations[] = {
   & (operations::OpDummy),
   & (operations::InitOperator)
};

另一个文件中的外部声明是：

extern const unsigned long ulNumberOfOperations;
extern const cOperation * arrayOperations[];

有趣的是：编译器只为“ulNumberOfOperations”提供“对 ulNumberOfOperations 的未定义引用”，但可以使用“arrayOperations[]”。 我的解决方法是声明“ulNumberOfOperations”不是常量。

Answer 8

从 c++11 开始，您可以构建一个小模板框架来为您提供如下语法：

void test(int a, int x, int y, int z)
{
    std::cout << "given " << a << ", choosing ";
    given(a)
        .when(x, [] { std::cout << "x\n"; })
        .when(y, [] { std::cout << "y\n"; })
        .when(z, [] { std::cout << "z\n"; })
        .when(any_other, [] { std::cout << "none of the above\n"; });
}

完整演示：

#include <iostream>


struct any_object {};
constexpr auto any_other = any_object {};

template<class Expr>
struct when_object
{

    template<class T, class F>
    constexpr when_object& when(T const& value, F&& f)
    {
        if (not executed and expr == value) {
            executed = true;
            f();
        }
        return *this;
    }

    template<class F>
    constexpr void when(any_object, F&& f)
    {
        if (not executed) {
            executed = true;
            f();
        }
    }

    Expr const& expr;
    bool executed = false;
};

template<class Expr>
constexpr auto given(Expr const& expr)
{
    return when_object<Expr> {expr};
}

void test(int a, int x, int y, int z)
{
    std::cout << "given " << a << ", choosing ";
    given(a)
        .when(x, [] { std::cout << "x\n"; })
        .when(y, [] { std::cout << "y\n"; })
        .when(z, [] { std::cout << "z\n"; })
        .when(any_other, [] { std::cout << "none of the above\n"; });
}


int main()
{
    test(4, 4, 5, 6);
    test(4, 3, 4, 5);
    test(4, 2, 3, 4);
    test(1, 2, 3, 4);
}

预期结果：

given 4, choosing x
given 4, choosing y
given 4, choosing z
given 1, choosing none of the above