静态 constexpr 模板成员在专门化时给出未定义的引用

Question

以下代码给出了一个未定义的引用链接错误：

template<int>
struct X {
    static constexpr int x = 0;
};

template<>
constexpr int X<1>::x;

int main() 
{   
    return X<1>::x;
}

但我不知道具体原因。

是否可以在不专门化整个模板的情况下定义数据成员？

明确一点：此代码编译正常，但会给出链接器错误（未定义引用）。

Answer 1

像这样。

template<int i>
struct X {
    static constexpr int x = i==0?2:10;
};

int main() 
{   
    return X<1>::x;
}

请注意，您不需要在 class 之外定义它。

Answer 2

Is it possible to define a data-member without [specializing] the whole template?

static class 模板 的数据成员 允许显式特化 ([temp.expl.spec])，但是如果您愿意为此，您不能已经在 class 模板 (class.static.data) 中为成员指定初始值设定项。也就是说，

如果我们用const替换constexpr，这段代码就可以了：

template<int>
struct X {
    static const int x;
};

template<int I>
const int X<I>::x = 0;

template<>
const int X<1>::x = 1;

但是这段代码不可以：

template<int>
struct X {
    static const int x = 0;
};

template<>
const int X<1>::x = 1;

您可以看到不同之处在于我们为主模板初始化变量的位置。

现在，如果我们想用 constexpr 替换 const，那么我们需要提供初始化程序 (class.static.data) :

A static data member of literal type can be declared in the class definition with the constexpr specifier; if so, its declaration shall specify a brace-or-equal-initializer in which every initializer-clause that is an assignment-expression is a constant expression

所以我们最终会遇到这种奇怪的情况，我们可以特化 static 成员，但如果它是 constexpr 就不行，因为 constexpr 需要一个初始化程序。恕我直言，这是标准的一个缺点。

然而，似乎并非所有现代编译器都同意。

gcc 8.0.0 按原样编译（但不 link）您的代码（错误），但是如果您为专业化添加初始化程序，它会抱怨重复初始化（正确）。

clang 6.0.0 不会按原样编译代码（正确），但是当您添加初始化程序时它可以顺利运行（错误，但这可能是标准应该规定的）

MSVC 19.00.23506 不会按原样编译代码（右），并且在您添加初始化程序时不会编译代码（抱怨重定义）（右）。

最后，将专业化推入辅助特性可能会更容易 class:

template<int>
struct X_Traits{
    static constexpr int value = 0;
};

template<>
struct X_Traits<1>{
    static constexpr int value = 1;
};

template<int I>
struct X {
    static constexpr int x=X_Traits<I>::value;
    // ...
};

在 C++17 及更高版本中，我们可以使用 constexpr if 来避免需要特化我们的特征 class:

template<int I>
struct X_Traits{
    static constexpr int get_value(){
        if constexpr(I==1){
            return 1;
        }else{
            return 0;
        }
    }
};

template<int I>
struct X {
    static constexpr int x=X_Traits<I>::get_value();
    // ...
};

int main(){
    static_assert(X<0>::x == 0);
    static_assert(X<1>::x == 1);
}

Answer 3

由于显式专业化，您偶然发现了 "small" 问题。如果我们参考 [temp.expl.spec]/13:

An explicit specialization of a static data member of a template or an explicit specialization of a static data member template is a definition if the declaration includes an initializer; otherwise, it is a declaration. [ Note: The definition of a static data member of a template that requires default-initialization must use a braced-init-list:
template<> X Q<int>::x;                         // declaration
template<> X Q<int>::x ();                      // error: declares a function
template<> X Q<int>::x { };                     // definition
— end note ]

意思是你声明 X<1>::x存在，但没有定义它。因此它是未定义的。

我觉得疯狂的是，你的编译器只是接受它。通常，您不能在不定义变量的情况下声明 constexpr 变量。这很奇怪。

静态 constexpr 模板成员在专门化时给出未定义的引用

static constexpr template member gives undefined-reference when specialized

c++

templates

linker-errors

constexpr