constexpr 数组未定义

Question

我使用 c++11。我正在尝试初始化一个多维数组。第一次尝试是

const static int COORDINATES[4][4][2]={{{-1,-1},{0,0},{1,1},{2,0}},
                                       {{-1,1},{0,0},{1,-1},{0,-2}},
                                        {{1,1},{0,0},{-1,-1},{-2,0}},
                                         {{1,-1},{0,0},{-1,1},{0,2}}}; 

编译器抱怨 constexpr，所以我写了

constexpr const static int COORDINATES[4][4][2]={{{-1,-1},{0,0},{1,1},{2,0}},
                                       {{-1,1},{0,0},{1,-1},{0,-2}},
                                        {{1,1},{0,0},{-1,-1},{-2,0}},
                                         {{1,-1},{0,0},{-1,1},{0,2}}};

没有错误，但是当我在方法中使用数组时，会出错。没看懂……

void LShape::rotateShape(Square* cloneSquares) {
    int var=COORDINATES[1][1][1]; //no problems
    int x=2;
    var=COORDINATES[0][x][0]; //error 'not defined' because of x
                             //if changed to number, works
}

错误：

LShape.cpp:23: referencia a `LShape::COORDINATES' sin definir //reference to L...S not defined

第 23 行是 COORDINATES 的第二次使用

我的完整代码，LShape 标头

#ifndef LSHAPE_H 
#define LSHAPE_H

#include "Square.h"
#include "EmptySquare.h"
#include "Shape.h"

class LShape : public Shape {

public:
LShape();
LShape(const LShape& orig);
virtual ~LShape();

inline int getState() {return state;}
inline int getNUMBER_OF_STATES() {return NUMBER_OF_STATES;}
inline int getNUMBER_OF_SQUARES() {return NUMBER_OF_SQUARES;} 

void rotateShape(Square* cloneSquares);


private:
int state;
static const int NUMBER_OF_STATES=4;
static const int NUMBER_OF_SQUARES=4;


constexpr const static int INITIAL_COORDINATES[3][2]={{1,0},{1,0},{1,1}};

constexpr const static int COORDINATES[4][4][2]={{{-1,-1},{0,0},{1,1},{2,0}},
                                       {{-1,1},{0,0},{1,-1},{0,-2}},
                                        {{1,1},{0,0},{-1,-1},{-2,0}},
                                         {{1,-1},{0,0},{-1,1},{0,2}}}; 


};
#endif  /* LSHAPE_H */

L形状代码

#include "../../include/LShape.h"

LShape::LShape() : Shape(){
    //numberSquares=4;
    //squares = new Square[numberSquares];
}

LShape::~LShape(){
    //dtor
}

LShape::LShape(const LShape& other){
    //copy ctor
}


void LShape::rotateShape(Square* cloneSquares) {

    int var=COORDINATES[1][1][1]; //no problems
    int x=2;
    var=COORDINATES[0][x][0]; //error not defined
}

顺便说一句，我是 C++ 的新手，不要对我不好 :)

编辑：我在 linux (GCC) 中使用默认编译器，IDE 使用以下命令

g++ -std=c++11   -c -g -MMD -MP -MF "build/Debug/GNU-Linux-x86/src/shape/LShape.o.d" -o build/Debug/GNU-Linux-x86/src/shape/LShape.o src/shape/LShape.cpp

Answer 1

数组是类成员这一事实是这个难题的重要组成部分。

static constexpr（在某些情况下，还有const）类成员有一个特殊规则，即如果它们从未被使用过，则不需要定义。但是您的程序确实使用了该变量，因此根据 C++ 标准，您需要一个定义。

• Undefined reference to static class member

2 和 x 之间的行为发生变化的原因是，在前一种情况下，优化器能够消除对数组的运行时访问。但是你不能依赖这个¹，规则是如果有odr-use需要定义。

这是第 9.4.2 节 ([class.static.data]) 中的完整规则：

如果非易失性const static 数据成员是整数或枚举类型，它在类定义中的声明可以指定一个brace-or-equal-initializer，其中每个初始化器-clause 是一个 assignment- 表达式 是一个常量表达式 (5.19)。可以在类定义中使用 constexpr 说明符声明文字类型的 static 数据成员；如果是这样，它的声明应指定一个 brace-or-equal-initializer，其中作为 assignment-expression 的每个 initializer-clause 都是一个常量表达式。 [ 注意：在这两种情况下，成员都可能出现在常量表达式中。 — end note ] 如果该成员在程序中被 odr-used (3.2) 使用，则该成员仍应在命名空间范围内定义，并且命名空间范围定义不应包含初始化程序。

---

在其他情况下，需要进行优化。例如，您可以使用

var = sizeof (char[COORDINATES[0][2][0]]);

这绝不是 COORDINATES 的 odr 使用。但是这种保证只在需要常量表达式的地方做出，比如在数组绑定中，而不是一般情况下。

如果您尝试使用负数组界限，当然会出现问题。所以也许你更喜欢：

enum { varc = COORDINATES[0][2][0] };
var = varc;

关键是在绝对必须在编译时评估的上下文中使用它。

Answer 2

我删除了 `constexpr' 并能够在 http://www.compileonline.com/compile_cpp_online.php 编译代码

const static int COORDINATES[4][4][2]={{{-1,-1},{0,0},{1,1},{2,0}},
                                      {{-1,1},{0,0},{1,-1},{0,-2}},
                                      {{1,1},{0,0},{-1,-1},{-2,0}},
                                      {{1,-1},{0,0},{-1,1},{0,2}}}; 


void LShape_rotateShape() 
{

    int var=COORDINATES[1][1][1]; //no problems
    int x=2;
    var=COORDINATES[0][x][0]; //error not defined
}

我使用以下编译器成功编译：

• C++ 在线（GNU GCC 版本 4.8.1）
• C++11 在线（GNU GCC 版本 4.7.2）