为什么 std::array 临时 constexpr 的 operator[] 不是？答案

【问题标题】：Why isn't the operator[] of a std::array temporary constexpr?为什么 std::array 临时 constexpr 的 operator[] 不是？
【发布时间】：2015-10-19 19:34:25
【问题描述】：

当我发现在 C++11 中不能将元素用作 constexpr 初始值设定项时，我正在将一些值填充到 constexpr std::array 中，然后将编译时静态特性继续添加到更多 constexpr 值中.

这是因为 std::array::operator[] 实际上直到 C++14 才标记为 constexpr：https://stackoverflow.com/a/26741152/688724

编译器标志升级后，我现在可以使用 constexpr std::array 的元素作为 constexpr 值：

#include <array>

constexpr std::array<int, 1> array{{3}};
// Initialize a constexpr from an array member through its const operator[]
// that (maybe?) returns a const int & and is constexpr
constexpr int a = array[0];  // Works in >=C++14 but not in C++11

但有时我想在 constexpr 计算中使用临时数组，但那不起作用。

// Initialize a constexpr from a temporary
constexpr int b = std::array<int, 1>{{3}}[0];  // Doesn't work!

我从带有 -std=c++14 的 clang++ 3.6 得到这个：

prog.cc:9:15: error: constexpr variable 'b' must be initialized by a constant expression
constexpr int b = std::array<int, 1>{{3}}[0];  // Doesn't work!
              ^   ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
prog.cc:9:19: note: non-constexpr function 'operator[]' cannot be used in a constant expression
constexpr int b = std::array<int, 1>{{3}}[0];  // Doesn't work!
                  ^
/usr/local/libcxx-3.5/include/c++/v1/array:183:41: note: declared here
    _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY reference operator[](size_type __n)             {return __elems_[__n];}
                                        ^
1 error generated.

我要索引的两个变量有什么区别？为什么我不能将直接初始化的临时std::array 的operator[] 用作constexpr？

【问题讨论】：

标签： c++ c++11 c++14 constexpr stdarray

【解决方案1】：

第二个示例中的临时array 本身不是const，因此您最终调用了非const operator[] 重载，而不是constexpr。如果您首先将array 转换为const，您可以让您的代码工作。

constexpr int b = static_cast<std::array<int, 1> const&>(std::array<int, 1>{{3}})[0];

Live demo

【讨论】：

哦，当然！我需要再玩一些，但你有什么理由不应该将非常量operator[] 也标记为constexpr？是的，它返回一个非const 引用，但据我所知，C++14 rule relaxation 将编译时计算与 cv 限定分开。那么这样做会有什么副作用吗？ constexpr reference operator[](size_type n); constexpr const_reference operator[](size_type n) const;
似乎工作正常：Live demo
@XoWang 我不确定这样做会产生什么后果。看起来标准库中对成员函数的所有 C++14 constexpr 添加仅适用于 const 重载，因此意图似乎是这些函数不应该改变数据成员，但同样，我不知道是什么原因。
coliru.stacked-crooked.com/a/8f8088ae04a41f3e 是一种更漂亮的方式——只需将array 直接创建为const array 而不是强制转换。
现在委员会中有一个 paper(PDF)，它允许 std::array 在 constexpr 上下文中产生副作用，包括 reference operator[] (index_type)。

【解决方案2】：

除了@Praetorian 的解决方法，您可以使用std::get(std::array)

#include<array>
int main(){
    constexpr int b = 
    //  std::array<int, 1>{{3}}[0]; // Doesn't work!
    //  static_cast<std::array<int, 1> const&>(std::array<int, 1>{{3}})[0]; // long but Works!
        std::get<0>(std::array<int, 1>{{3}});// Works!
}

我认为std::get 在生成constexpr 时比operator[] 更“激进”。

（使用clang 3.5 和gcc 5.0 C++14 测试，应该适用于C++11）

另外，由于某种原因（与模板参数有关），ADL在这里不起作用，所以不能只写get<0>(std::array<int, 1>{{3}})。

【讨论】：

【解决方案3】：

我相信您不能使用第二个array 的operator []，因为与第一个array 不同，第二个本身不是constexpr，因此您正在尝试初始化b具有运行时值。

【讨论】：