double 类型的静态类成员的常量表达式初始值设定项答案

【问题标题】：Constant expression initializer for static class member of type doubledouble 类型的静态类成员的常量表达式初始值设定项
【发布时间】：2015-08-24 21:01:17
【问题描述】：

在C++11和C++14中，为什么在下面的sn-p中需要constexpr：

class Foo {
    static constexpr double X = 0.75;
};

而这会产生编译器错误：

class Foo {
    static const double X = 0.75;
};

而且（更令人惊讶的是）编译没有错误？

class Foo {
    static const double X;
};

const double Foo::X = 0.75;

【问题讨论】：

主要兼容C++03，here is a summary
一种用于编译时常量的语法，与创建static 成员变量的语法不同，该成员变量是const，具有默认（因此是单数）值。也许这里的部分逻辑是 const 可以被违反，如果你说你希望能够获取事物的地址，那么你可能会遇到这种恶作剧。
@Stefano Sanfilippo：为什么最后一个例子被描述为“更令人惊讶”？它实际上是该语言从一开始就存在的基线行为。
@AnT 好吧，这就是我在下面引用的问题 1826 的内容，在 C++11 中人们发现这令人惊讶且不一致。

标签： c++ c++11 c++14 static-members constant-expression

【解决方案1】：

在 C++03 中，我们只允许为枚举类型的 const 积分的静态成员变量提供类内初始化器，在 C++11 中，我们可以使用 constexpr 在类中初始化字面量类型的静态成员。这个限制保留在 C++11 中用于 const 变量，主要是为了与 C++03 的兼容性，我们可以从 closed issue 1826: const floating-point in constant expressions 看到这一点：

用常量初始化的 const 整数可以在常量表达式中使用，但用常量初始化的 const 浮点变量不能。这是有意为之，与 C++03 兼容，同时鼓励一致使用 constexpr。然而，有些人发现这种区别令人惊讶。

CWG 最终以非缺陷（NAD）关闭了此请求，基本上是说：

希望浮点值参与常量表达式的程序员应该使用 constexpr 而不是 const。

供参考N1804 最接近 C++03 的标准草案在 9.4.2 部分公开提供 [class.static.data] 说：

如果静态数据成员是 const 整型或 const 枚举类型，它在类定义中的声明可以指定一个常量初始化器，它应该是一个整数常量表达式（5.19）。在这种情况下，该成员可以出现在整数常量表达式中。如果在程序中使用该成员，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。

C++11 标准部分草案9.4.2[class.static.data] 说：

如果非易失性 const 静态数据成员是整型或枚举类型，则其在类中的声明定义可以指定一个大括号或等式初始化器，其中每个初始化器子句都是一个赋值表达式是一个常数表达式 (5.19)。文字类型的静态数据成员可以在带有 constexpr 说明符的类定义；如果是这样，它的声明应指定一个大括号或相等初始化器其中每个作为赋值表达式的初始化子句都是常量表达式。 [...]

这在 C++14 标准草案中几乎相同。

【讨论】：

【解决方案2】：

类内静态常量“定义”实际上是声明。定义变量时，编译器会为该变量分配内存，但这里不是这种情况，即获取这些类中静态常量的地址是错误的，NDR。

这些东西应该是写进代码里的，但是浮点类型做起来不是那么容易，所以是不允许的。

通过在类外部定义静态 const 变量，您向编译器发出信号，这是真实定义 - 具有内存位置的真实实例。

【讨论】：

它实际上是格式不正确的 NDR，而不是 UB。
"但是浮点类型不太容易做到，因此不允许" 在 C++98/03 中可能是这种情况，但是C++11 引入了constexpr，允许struct X { constexpr static double d = 5.0; };
@dyp 你是说浮点类型也加入了代码？！我认为这是一个“真正的定义”，即 constexpr double 存储在内存中的某个位置。
不，具有类内初始化程序的类的静态数据成员不是定义，无论是 const、constexpr 还是两者。您可以在某些情况下使用它的 value（非 ODR 使用），但如果您需要，例如它的地址，仍然需要一个定义。 -- 也就是说constexpr不影响一个声明是否也是一个定义。