在访问常量表达式中的工会成员时出错

如何解决在访问常量表达式中的工会成员时出错

遇到问题时，我正在用工会做一些实验。

union U
{
  // struct flag for reverse-initialization of each byte
  struct rinit_t { };
  constexpr static const rinit_t rinit{};

  uint32_t dword;
  uint8_t byte[4];

  constexpr U() noexcept : dword{} { }

  constexpr U(uint32_t x) noexcept : dword{x} { }

  constexpr U(uint32_t x,const rinit_t&) noexcept : dword{}
  {
    U temp{x};
    byte[0] = temp.byte[3];
    byte[1] = temp.byte[2];
    byte[2] = temp.byte[1];
    byte[3] = temp.byte[0];
  }
};

这是我的示例实例：

constexpr U x{0x12345678,U::rinit};

我在带有-std=c++14，-std=c++17和-std=c++2a的g ++ 5.1和8.1版本中遇到此错误：

accessing 'U::byte' member instead of initialized 'U::dword' member in constant expression

访问和分配成员byte的元素（无论是来自temp还是来自this的元素）都会重现该错误。似乎byte被编译器识别为“未初始化的”成员，即使byte和dword共享相同的地址。

我曾经修改过第二个构造函数：

constexpr U(uint32_t x) noexcept :
  byte{uint8_t(x),uint8_t(x >> 8),uint8_t(x >> 16),uint8_t(x >> 24)}
{ }

但是在结束产生似乎是编译器错误的错误后，我又恢复了：

main.cpp:73:37: internal compiler error: in complete_ctor_at_level_p,at expr.c:5844
   constexpr U x{0x12345678,U::rinit};
                                     ^

Please submit a full bug report,with preprocessed source if appropriate.
See <http://tdm-gcc.tdragon.net/bugs> for instructions.

对于当前修复，我添加了一个转换器：

// converts the value of a uint32_t to big endian format
constexpr static uint32_t uint32_to_be(uint32_t x)
{
  return ( (x >> 24) & 0xFF)       |
         ( (x << 8)  & 0xFF0000)   |
         ( (x >> 8)  & 0xFF00)     |
         ( (x << 24) & 0xFF000000);
}

然后我修改了第三个构造函数：

constexpr U(uint32_t x,const rinit_t&) noexcept : dword{uint32_to_be(x)} { }

我只是好奇为什么我得到了错误。谁能帮助我了解这个问题？

更新：

基于我最近的测试，在constexpr union构造函数中，我不能使用不在初始化列表中的非静态数据成员。结果，我添加了一些struct标志来显式指定某些非静态数据成员的初始化。

// struct flag to explicitly specify initialization of U::dword
struct init_dword_t { };
constexpr static const init_dword_t init_dword{};

// struct flag to explicitly specify initialization of U::byte
struct init_byte_t { };
constexpr static const init_byte_t init_byte{};

与此同时，我还为此类初始化添加了新的构造函数。以下是一些示例：

constexpr U(const init_byte_t&) noexcept : byte{} { }

// for some reason,this version does not reproduce the internal compiler error
constexpr U(uint32_t x,const init_byte_t&) noexcept :
  byte{uint8_t(x),uint8_t(x >> 24)}
{ }

constexpr U(uint32_t x,const init_byte_t&,const rinit_t&) noexcept :
  byte{uint8_t(x >> 24),uint8_t(x)}
{ }

如果有人可以为此提供更好的解决方案，那就太好了。

解决方法

您的constexpr函数在c ++ 20之前无效，因为它违反了以下rule：

表达式e是核心常量表达式，除非按照抽象机的规则对e求值将对以下表达式之一求值：

一个赋值表达式或一个赋值运算符（[class.copy]）的调用将改变联合的活动成员；

从c ++ 20开始，此限制已得到澄清here：

表达式e是核心常量表达式，除非按照抽象机的规则对e求值将对以下表达式之一求值：

为其活动成员（如果有）可变的联合调用隐式定义的复制/移动构造函数或复制/移动赋值运算符，除非联合对象的生存期始于E的评估；

我相信这会使您的代码有效。