GCC 11中std::array::size()无法作为常量表达式的原因

示例代码 #

#include <iostream>
#include <array>
#include <bitset>

template <class T, std::size_t N>
class Booth
{
  public:
    int function(const std::array<T, N> & data) {
        std::bitset<data.size()> bit_set{};

        return 0;
    };

  private:
};

int main()
{
    std::cout << "std::array test\n";

    std::array<int, 3> data2{2};
    Booth<int, 3> booth{};
    std::cout << booth.function(data2) << std::endl;

    return 0;
}

问题描述 #

这段代码在旧版GCC及OnlineGDB中可正常编译，但在GCC 11中编译失败，报错信息如下：

g++ -Wall -Wconversion -lstdc++ -pthread -std=c++17 -o array_size src/array_size.cpp
src/array_size.cpp: In function ‘int function(const std::array<int, 42>&)’:
src/array_size.cpp:22:28: error: ‘data’ is not a constant expression
   22 |     std::bitset<data.size()> bit_set{};
      |                            ^
src/array_size.cpp:22:26: note: in template argument for type ‘long unsigned int’
   22 |     std::bitset<data.size()> bit_set{};
      |                 ~~~~~~~~~^~

GCC 11的核心变更 #

GCC 11严格修正了常量表达式用于模板参数的检查规则，具体如下：

• 按照C++标准，std::bitset的模板参数必须是编译期可知的常量表达式。虽然std::array::size()是constexpr成员函数，但调用它的对象data是函数形参——属于运行期才能确定的自动存储期变量，并非编译期常量表达式，因此data.size()不能作为模板实参。
• 旧版GCC存在非标准的宽松行为，允许将这类运行期对象的constexpr成员函数调用当作常量表达式用于模板参数。GCC 11修复了这一行为，严格遵循C++标准的要求，禁止此类不符合规范的用法。

修复思路（参考） #

由于Booth类模板已经通过N参数明确了数组的大小，直接使用模板参数N代替data.size()即可：

std::bitset<N> bit_set{};

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ilya1725