使用变量模板的递归计算 - gcc vs clang

Question

考虑以下示例：

#include <cstdio>

template <int N>
int fib = fib<N - 1> + fib<N - 2>;

template <> int fib<2> = 1;
template <> int fib<1> = 1;

int main()
{
    std::printf("%d %d %d", fib<4>, fib<5>, fib<6>);
}

• GCC 7.x、8.x、9.x 和 10.x 都打印出 3 5 8 的预期结果。

• Clang 5.x、6.x、7.x、8.x、9.x 和 10.x 都会因此打印出 1 3 4。

live example on godbolt.org

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Clang 的行为令人惊讶。

我所缺少的 C++ 标准中的变量模板实例化、全局变量和递归之间是否存在任何微妙的交互？

或者这是一个长期存在的 Clang 错误？

顺便说一句，将fib 标记为constexpr 可以解决问题（on godbolt.org）。

Answer 1

来自[basic.start.dynamic]/1：

如果变量是隐式或显式实例化的特化，则具有静态存储持续时间的非局部变量的动态初始化是无序的，如果变量是不是隐式或显式实例化的特化的内联变量，则它是部分排序的，并且否则下令。 [ 注意：显式特化的非内联静态数据成员或变量模板特化已排序初始化。 — 尾注 ]

fib<4>、fib<5> 和 fib<6> 是具有静态存储持续时间的非局部变量，它们是隐式实例化的特化，因此它们的动态初始化是无序的。

行为不是未定义的；必须有一些未指定的初始化顺序会产生所见的输出（根据[basic.start.dynamic]/3.3，初始化的顺序是不确定的）。实际上，clang 的初始化顺序如下（注意动态初始化之前的变量有value 0 from static initialization）：

fib<1> = 1 (actually static-initialized under [basic.start.static]/3)
fib<2> = 1 (similarly)
fib<4> = fib<2> + fib<3> = 1 + 0 = 1
fib<3> = fib<1> + fib<2> = 1 + 1 = 2
fib<5> = fib<3> + fib<4> = 2 + 1 = 3
fib<6> = fib<4> + fib<5> = 1 + 3 = 4

这与按fib<3>、fib<4>、fib<5>、fib<6> 的顺序初始化的 gcc（和 MSVC）同样有效。