Clang编译失败GCC正常的C++模板代码如何兼容修正？

问题场景 #

以下C++代码使用模板非类型参数，在GCC 12.2.0中可正常编译运行，但在Clang 15.0.7下编译报错。

原代码 #

#include <iostream>
#include <array>

using namespace std;

template<const int *ptr>
constexpr const int *Test()
{
    return ptr + 1;
}

constexpr array<int, 3> ar{1, 2, 3};

int main()
{
    // clang version 15.0.7 - 编译错误
    // gcc 12.2.0  - 编译正常
    constexpr auto x = Test<ar.data()>(); 

    cout << *x << endl;
    return 0;
}

Clang编译错误信息 #

main.cpp|18|error: no matching function for call to 'Test'|
main.cpp|7|note: candidate template ignored: invalid explicitly-specified argument for template parameter 'ptr'|

最小化修改方案 #

方案1：替换为数组首元素的地址 #

将Test<ar.data()>()改为Test<&ar[0]>()，修改后的完整代码：

#include <iostream>
#include <array>

using namespace std;

template<const int *ptr>
constexpr const int *Test()
{
    return ptr + 1;
}

constexpr array<int, 3> ar{1, 2, 3};

int main()
{
    constexpr auto x = Test<&ar[0]>(); 

    cout << *x << endl;
    return 0;
}

方案2：显式声明constexpr指针 #

在全局作用域定义一个指向数组数据的constexpr指针，再将其作为模板参数传入：

#include <iostream>
#include <array>

using namespace std;

template<const int *ptr>
constexpr const int *Test()
{
    return ptr + 1;
}

constexpr array<int, 3> ar{1, 2, 3};
constexpr const int* ar_ptr = ar.data(); // 显式定义符合要求的常量表达式指针

int main()
{
    constexpr auto x = Test<ar_ptr>(); 

    cout << *x << endl;
    return 0;
}

原因解释 #

根据C++标准，模板非类型参数的指针实参必须是核心常量表达式，即指向静态存储期对象的地址必须能在编译期被确定为一个常量。GCC对ar.data()的返回值做了扩展，将其视为合法的核心常量表达式；但Clang的实现更严格，认为ar.data()的返回值不满足模板非类型参数的要求。

而&ar[0]直接取数组首元素的地址，或者显式声明的constexpr指针，都明确符合C++标准中对核心常量表达式的定义，因此能被两个编译器同时接受。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Алексей Ларин