没有 constexpr 的模板非类型参数的类型转换

Question

考虑以下代码：

struct A {
    constexpr operator int() { return 42; }
};

template <int>
void foo() {}

void bar(A a) {
    foo<a>();
}

int main() {
    foo<A{}>();

    const int i = 42;
    foo<i>();  // (1)

    A a{};

    static_assert(i == a, "");
    bar(a);
    foo<a>();  // error here
}

带有 c++14 的 Clang 3.7 接受这一点，而带有 c++14 的 gcc 5.2.0 不接受，产生以下消息：

/tmp/gcc-explorer-compiler1151027-68-1f801jf/example.cpp: In function 'int main()':
26 : error: the value of 'a' is not usable in a constant expression
foo<a>();
^
23 : note: 'a' was not declared 'constexpr'
A a{};
^
Compilation failed

按照 gcc 的建议将 a 更改为 constexpr 可修复 gcc 编译错误，但没有 constexpr，哪个编译器是正确的？

对我来说，a 似乎应该“可用于常量表达式”，正如static_assert 所证明的那样。而且i可以用同样的方式（标记(1)），bar()编译，也让我觉得gcc错了。

UPD：报告了一个针对 gcc 的错误：https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=68588

Answer 1

[expr.const]/(4.1) 允许用户定义的转换，我在[expr.const]/2 中看不到一个适用的项目符号点，这会阻止您的表达式成为一个常量。事实上，要求太宽松了，将a 声明为

A a;

是still giving a well-formed program，即使a 没有constexpr 默认构造函数等，因为转换运算符是constexpr 并且没有成员被评估。

正如您所见，GCC 是矛盾的，因为它允许 a 出现在 static_assert 条件中，但不允许模板参数。

Answer 2

我会说 Clang 是正确的。

当前 C++ (n4296) 的草稿说：

14.3.2 模板非类型参数 [temp.arg.nontype]

非类型模板参数的模板参数应是转换后的常量表达式 (5.20) 模板参数的类型

5.20 §4 说（强调我的）：

5.20 常量表达式 [expr.const]

...

(4) T 类型的转换常量表达式是一个表达式，隐式转换为 T 类型，其中转换后的 表达式是一个常量表达式，隐式转换序列只包含

(4.1) — 用户定义的转换，...​​

foo<a>(); a 中的 IFAIK 使用 constexpr 用户定义的转换转换为 int，因此 是转换后的常量表达式。

话虽如此，我们离极端情况不远了，我的建议是：不要在生产代码中使用这样的构造:-)

Answer 3

正如@Jarod42 建议的那样，a 应该是 constexpr。这是因为模板是在编译时推导出来的，因此非类型参数也必须在编译时可用。 constexpr 承诺它们将在编译时可用。