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 接受这个，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

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

对我来说，a 似乎应该是 "usable in constant expression"，正如 static_assert 证明的那样。此外，i 可以以相同的方式使用（标记为 (1)）这一事实，以及 bar() 编译的事实，也让我认为 gcc 是错误的。

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

Answer 1

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。

Answer 2

[expr.const]/(4.1), and I don't see a single applicable bullet point in [expr.const]/2 允许用户定义的转换，这会阻止您的表达式成为常量。事实上，要求如此宽松以至于声明 a 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 并且没有评估任何成员。

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

Answer 3

我会说 Clang 是正确的。

当前 C++ 草案 (n4296) 说：

14.3.2 Template non-type arguments [temp.arg.nontype]

A template-argument for a non-type template-parameter shall be a converted constant expression (5.20) of the type of the template-parameter

5.20 §4 说（强调我的）：

5.20 Constant expressions [expr.const]

...

(4) A converted constant expression of type T is an expression, implicitly converted to type T, where the converted expression is a constant expression and the implicit conversion sequence contains only

(4.1) — user-defined conversions, ...

IFAIK in foo<a>(); a 通过 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，我们离边缘案例不远了，我的建议是：不要在生产代码中使用这样的结构:-)

没有 constexpr 的模板非类型参数的类型转换

Type conversion at template non-type argument without constexpr

c++

gcc

templates

clang

c++14