在源文件上定义`static constexpr`函数

Question

我在一个头文件上有一个class，它的成员在一个 pimpl 类中定义。这个想法是我使用this方法（基本上std::aligned_storage_t和一个指针，但是在声明对象时必须指定类的大小和对齐方式）在堆栈上分配pimpl类。我想让代码交叉编译，所以猜测不是一个选项，因此我定义了 2 个privatestatic constexpr 函数：impl_size 和 impl_align，它们在相应的源文件中定义并且基本上返回 sizeof(pimpl)和alignof(pimpl)。问题是我从 MSVC 收到以下错误（未在其他编译器上测试）：

expression must have a constant value -- constexpr function function "Type::impl_size" (declared at line 70) is not defined

第 70 行是在标题中定义 impl_size 的位置。

MCVE：

#include <cstddef>

template <typename T1, std::size_t N1, std::size_t N2>
struct Pimpl;

class Type
{
  private:
    static constexpr std::size_t impl_size() noexcept; // line 70
    static constexpr std::size_t impl_align() noexcept;

    struct impl {};

    Pimpl<impl, impl_size(), impl_align()> data; // error happens here
};

constexpr std::size_t Type::impl_size() noexcept
{
    return sizeof(Type::impl);
}

constexpr std::size_t Type::impl_align() noexcept
{
    return alignof(Type::impl);
}

Answer 1

它是这么说的：你在声明constexpr时没有定义你的成员函数。

您必须立即提供定义，内联在类定义中。

Answer 2

您的代码有几个问题让我觉得很奇怪。 “PImpl”习惯用法的重点是将接口与其实现分离，通常是为了在实现更改时更容易编译。但是，通过在接口类中定义 struct impl 并在同一类中的模板中使用它，实际上是在强制实现与接口耦合。

sizeof 和 alignof 需要一个完整的类型，impl 似乎不是（编辑在撰写本文时，impl 是简单地向前声明），因此即使在解决了Type::impl_size() 和Type::impl_align() 的问题之后，您也会遇到这个问题。

对您的问题的一个直接且有些浅显的解决方法是使 impl 成为一个完整类型（并在声明时定义它），并将 impl_size() 和 impl_align() 变成 inline static constexpr 函数也当场定义：

class type
{
  // ...

  private:
    struct impl {
        // struct definition, so that impl is a complete type
    };

    inline static constexpr impl_size() noexcept {
        return sizeof(impl);
    }
    inline static constexpr impl_align() noexcept {
        return alignof(impl);
    }
    
    Pimpl<impl, impl_size(), impl_align()> data;
};

这仍然有点味道，因为 impl_size 和 impl_align 是毫无意义的样板，而您的 PImpl 模板可以直接从其第一个参数中获取所有相同的信息：

template<typename T>
class Pimpl {
    static constexpr std::size_t Size = sizeof(T);
    static constexpr std::size_t Alignment = alignof(T);
};

class type {
  private:
    struct impl {};
    
    Pimpl<impl> data;
};

这当然也需要impl 是一个完整的类型。还有this will be required anyway if struct impl is a nested cless。

您似乎正在尝试在这里进行某种类型擦除（或者还有其他充分的理由需要impl 的大小和对齐方式？），但无意中引入了很多对实现的依赖，并且涉及的类型。

我建议如下：在命名空间范围内前向声明您的 impl 类，并简单地使用 std::unique_ptr<impl> 来实现您的实现。然后impl 可以在你的实现文件中定义。请注意，std::unique_ptr 不需要完整的类型。

#include <iostream>
#include <memory>

// header.hpp
struct impl;

class type {
public:
    type();
    void doThing();
    
private:
    std::unique_ptr<impl> m_pImpl;
};

// source.cpp
struct impl {
    void doThingImpl() {
        std::cout << "Did a thing";
    }
};

type::type()
    : m_pImpl(std::make_unique<impl>()) {
      
}

void type::doThing() {
    m_pImpl->doThingImpl();
}

int main(){
    auto t = type{};
    t.doThing();
    
    return 0;
}

Live Demo