模板元编程：“没有整数或枚举类型”答案

【问题标题】：Template Metaprogramming: "does not have integral or enumeration type"模板元编程：“没有整数或枚举类型”
【发布时间】：2017-07-02 13:28:20
【问题描述】：

我正在尝试使用模板编写“强大”功能。

#define VAR_X 2.0f

template <int N> struct Power
{
    static const float ret = VAR_X * Power<N-1>::ret;
};

template <> struct Power<0>
{
    static const float ret = 1.0f;
};

我为变量使用了宏，因为浮点数不能用作模板参数。当我尝试用 g++ 5.4.0 编译时，我得到了这个：

tmptrig.cpp: In instantiation of ‘const float Power<1>::ret’:
tmptrig.cpp:35:28:   required from here
tmptrig.cpp:17:24: error: the value of ‘Power<0>::ret’ is not usable in a constant expression
     static const float ret = VAR_X * Power<N-1>::ret;
                        ^
tmptrig.cpp:22:24: note: ‘Power<0>::ret’ does not have integral or enumeration type
     static const float ret = 1.0f;

但是，当我将程序更改为仅处理整数时，它可以正常工作。

#define VAR_X 2

template <int N> struct Power
{
    static const int ret = VAR_X * Power<N-1>::ret;
};

template <> struct Power<0>
{
    static const int ret = 1;
};

我知道浮点数不能用作模板参数，但（据我所知）这里不是这样对待它们的。为什么我使用浮点数时编译器不喜欢它？

编辑：这就是我的main 的样子：

int main(int argc, char *argv[])
{
    std::cout << Power<1>::ret << std::endl;
}

【问题讨论】：

复制：stackoverflow.com/questions/2454019/…
将const 更改为constexpr。
这里使用宏完全没有帮助。宏只是在文本上被替换：它仍然是一个浮点数（因此是错误）。

标签： c++ templates floating-point template-meta-programming

【解决方案1】：

问题不在于浮点数不能是常量表达式，因为它们可以（尽管不允许作为模板非类型参数）。问题是您的代码需要明确标记它们，否则它们无法在类定义本身中初始化。

#include <iostream>

float constexpr var_x = 2.0f;

template <int N> struct Power
{
    static constexpr float ret = var_x * Power<N-1>::ret;
};

template <> struct Power<0>
{
    static constexpr float ret = 1.0f;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    std::cout << Power<1>::ret << std::endl;
}

这与您的原始意图几乎相同，因为 constexpr 意味着 const。

Clang 对您的原始代码提供了更有用的警告：

error: in-class initializer for static data member of type 'const float' requires 'constexpr' specifier [-Wstatic-float-init]
    static const float ret = VAR_X * Power<N-1>::ret;

它们甚至可以在 C++03 中成为常量表达式（以及元函数的结果），但这需要类外定义：

float const var_x = 2.0f;

template <int N> struct Power
{
    static const float ret;
};

template <int N>
const float Power<N>::ret = var_x * Power<N-1>::ret;

template <> struct Power<0>
{
    static const float ret;
};

const float Power<0>::ret = 1.0f;

【讨论】：

请从您的答案中删除那个无意义的宏。它让我哭泣。 :'-(
我不认为 C++03 常量表达式可以包含浮点类型的变量。（似乎即使在 C++11 及更高版本中，仍然不允许在常量表达式中使用非 constexpr 浮点变量。）
@KonradRudolph - 完成。必须承认我并没有真正注意到宏。我责怪隧道视野。
@cpplearner - 任何基本类型的常量变量在 C++ 中始终是常量表达式，只要它们的地址未被占用。它们必须是，否则任何用 const 替换宏的建议（在标题中，不少于）都不会站得住脚。
@cpplearner - 还有？一旦你施放它就不再是一个常量表达式了（你可以查一下）。或者声称这证明3.0f 也不是一个常量表达式？因为它是根据定义。

【解决方案2】：

int 版本之所以有效，是因为它会作弊。

来自[class.static.data]

如果一个非易失性非内联 const 静态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大括号或等式初始化器，其中每个初始化器-作为赋值表达式的子句是常量表达式

关于如何真正编写正确的代码，请查看StoryTeller's answer

【讨论】：