GCC 和 Clang 不同意 C++17 constexpr lambda 捕获

Question

考虑这个示例，它声明一个变量为 constexpr，通过 lambda 中的副本捕获它，并声明另一个 constexpr 变量，该变量是 constexpr 函数从原始变量展开非类型模板参数的结果。

#include <utility>

template<int I>
constexpr auto unwrap(std::integral_constant<int, I>) {
  return I;
}

int main() {
  constexpr auto i = std::integral_constant<int, 42>{};
  constexpr auto l = [i]() {
    constexpr int x = unwrap(i);
  };
}

Clang（中继线）接受此代码。 (wandbox)

GCC（主干）失败并显示以下错误消息 (wandbox)：

lambda_capture.cpp:11:31: error: the value of ‘i’ is not usable in a constant expression
     constexpr int x = unwrap(i);
                               ^
lambda_capture.cpp:10:28: note: ‘i’ was not declared ‘constexpr’
   constexpr auto l = [i]() {

哪个编译器是正确的？在我看来，这是一个 GCC 错误，其中 lambda 捕获的 constexpr-ness 没有正确传播到 lambda 上下文。

Answer 1

这两种实现都有漏洞，但我倾向于认为 GCC 在这里得到了正确的答案。

删除 i 的捕获会导致 Clang 拒绝编译代码。这意味着它显然在某处存在错误。

[expr.const]/2.12:

An expression e is a core constant expression unless the evaluation of e, following the rules of the abstract machine, would evaluate one of the following expressions:

[...]

in a lambda-expression, a reference to [...] a variable with automatic storage duration defined outside that lambda-expression, where the reference would be an odr-use;

[...]

Clang 的行为是精神分裂的：如果在正文中使用 i 不是 odr-use，那么它不需要被捕获，但它拒绝 OP 中的代码，如果显式捕获被删除； OTOH，如果它是 odr-use，那么上面的 unwrap(i) 不是常量表达式，因此它应该拒绝 x.

的初始化

GCC 的 lambda 实现在 odr-use 方面非常糟糕。它会超早地不断折叠，导致各种微妙的恶作剧。另一方面，对于显式捕获，它会转换所有用途，无论它是否实际上是 odr-use。激进的常量折叠意味着如果删除 i 的捕获，它会接受 OP 的代码。

假设 unwrap(i) 确实使用了 odr-use i，那么根据 [expr.const]/2.12，OP 的代码格式错误是正确的。

unwrap(i) 实际上是 odr-use i 吗？这个问题 boils down to whether copy-initializing the parameter object of unwrap counts as applying an lvalue-to-rvalue conversion to i. I don't see anything in the standard that explicitly says that an lvalue-to-rvalue conversion is applied here, and instead [dcl.init]/17.6.2 表明我们调用一个构造函数（在这种情况下，是简单的隐式定义的复制构造函数）传递 i 作为参数绑定到它的参数，引用绑定是 odr-use 的经典示例.

可以肯定的是，应用 l-to-r 转换会导致从 i 复制初始化 integral_constant<int, 42> 对象，但这里的问题是标准中没有说明相反 - 来自 i 的 integral_constant<int, 42> 对象的所有复制初始化都算作 l-to-r 转换。

GCC 和 Clang 不同意 C++17 constexpr lambda 捕获

GCC and Clang disagree about C++17 constexpr lambda captures

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lambda

c++17