两款C++编译器对count_args函数是否为constexpr存在分歧

先看这段用于统计传入参数数量的代码：

#include <iostream>

constexpr static int count_args() {
    return 0;
}

template<typename... SS>
constexpr static int count_args(int &v, SS & ... restargs)
{
    constexpr int rest = count_args(restargs...);
    return rest + 1;
}

int main(int argc, char **argv) {
    int a,b;
    constexpr int count = count_args(a,b);
    std::cerr << "count: " << count << std::endl; // 预期输出'count: 2'
}

两款GCC版本的编译结果不同：

• G++ 9.4.0可以正常编译运行，输出预期的count: 2
• G++ 10.3.0编译时报错：

> g++ -std=c++17 -o cx2.exe cx2.cpp
cx2.cpp: In instantiation of 'constexpr int count_args(int&, SS& ...) [with SS = {int}]':
cx2.cpp:15:16: error: 'restargs#0' is not a constant expression
   15 |  constexpr int rest = count_args(restargs...);

结论 #

G++ 10.3.0的处理是正确的，这段代码不是合法的constexpr代码。

原因解释 #

C++标准规定，constexpr变量的初始化表达式必须是常量表达式。问题出在constexpr int rest = count_args(restargs...);这一行：

• restargs是函数参数的引用，指向的是main函数里的自动变量a、b，这些变量的地址在编译期无法确定，不属于常量表达式范畴。
• 调用count_args(a,b)时会逐层实例化模板函数，到第二层调用count_args(b)时，用这个指向自动变量的引用去初始化constexpr变量rest，违反了常量表达式的要求。

G++ 9.4.0属于旧版本编译器，对constexpr的检查不够严格，没捕捉到标准违规；而G10.3.0严格遵循C17标准规则，所以报错是符合规范的。

修正方案 #

去掉函数内部的constexpr变量定义，直接返回递归调用结果加1即可，编译期可直接推导参数数量，无需依赖常量表达式的引用：

#include <iostream>

constexpr static int count_args() {
    return 0;
}

template<typename... SS>
constexpr static int count_args(int &v, SS & ... restargs)
{
    return count_args(restargs...) + 1;
}

int main(int argc, char **argv) {
    int a,b;
    constexpr int count = count_args(a,b);
    std::cerr << "count: " << count << std::endl;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者jyelon