编译器将表达式a->i替换为常量1是否合法？是否因a未被odr-used？

首先看这段可跨GCC、clang和VS2017正常编译的代码：

struct A { static const int i = 1; };
int f() {
    A *a = nullptr;
    return a->i;
}

你的问题是：认为这段代码合法的原因是a在表达式a->i中未被odr-used，这个说法是否正确？

答案是：完全正确。

我们可以结合C++标准的规则来拆解原因：

根据标准中关于odr-used的定义（[basic.def.odr]/4）：

A variable x whose name appears as a potentially-evaluated expression ex is odr-used by ex unless applying the lvalue-to-rvalue conversion (7.1) to x yields a constant expression (8.6) that does not invoke any non-trivial functions and, if x is an object, ex is an element of the set of potential results of an expression e, where either the lvalue-to-rvalue conversion (7.1) is applied to e, or e is a discarded-value expression (8.2).

具体到这个场景：

• 表达式a->i本质等价于A::i——因为i是类的静态成员，编译器只需要通过a的类型（A*）来定位要访问的静态成员，并不会真的去解引用a这个空指针。
• 按照[basic.def.odr]/2 (2.3)的规则，a属于表达式a->i的潜在结果集元素，而对a->i应用左值到右值转换后，得到的是常量1，完全满足上述规则中的“除非”例外条件。

这就意味着a并没有被odr-used，所以即使它是nullptr，代码依然合法，编译器可以直接将a->i替换为常量值1。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ayrosa