Скотт Мейерс - Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14

В качестве общего правила не требуется определять в классах целочисленные члены-данные static constи constexpr; одних объявлений вполне достаточно. Дело в том, что компиляторы выполняют распространение constдля значений таких членов, тем самым устраняя необходимость выделять для них память. Например, рассмотрим такой код:

class Widget {

public:

// Объявление MinVals:

static constexpr std::size_t MinVals = 28;

};

… // Определения MinVals нет

std::vector widgetData;

widgetData.reserve( Widget::MinVals); // Использование MinVals

Здесь мы используем Widget::MinVals(далее — просто MinVals) для указания начальной емкости widgetData, даже несмотря на то, что определения MinValsнет. Компиляторы обходят отсутствующее определение (как и должны это делать) подстановкой значения 28 во все места, где упоминается MinVals. Тот факт, что для значения MinValsне выделена память, проблемой не является. Если берется адрес MinVals(например, кто-то создает указатель на MinVals), то MinValsтребует места в памяти (чтобы указателю было на что указывать), и тогда приведенный выше код хотя и будет компилироваться, не будет компоноваться до тех пор, пока не будет предоставлено определение MinVals.

С учетом этого представим, что f(которой функция fwdпередает аргумент) объявлена следующим образом:

void f(std::size_t val);

Вызов fс MinValsпроблемы не представляет, поскольку компиляторы просто заменяют MinValsего значением:

f(Widget::MinVals); // OK, рассматривается как "f(28)"

Увы, все не так хорошо, если попытаться вызвать fчерез fwd:

fwd(Widget::MinVals); // Ошибка! Не должно компоноваться

Этот код компилируется, но не должен компоноваться. Если это напоминает вам происходящее при взятии адреса MinVals, это хорошо, потому что проблема в обоих случаях одна и та же.

Хотя нигде в исходном коде не берется адрес MinVals, параметром fwdявляется универсальная ссылка, а ссылки в коде, сгенерированном компилятором, обычно рассматриваются как указатели. В бинарном коде программы указатели и ссылки, по сути, представляют собой одно и то же. На этом уровне можно считать, что ссылки — это просто указатели, которые автоматически разыменовываются. В таком случае передача MinValsпо ссылке фактически представляет собой то же, что и передача по указателю, а раз так, то должна иметься память, на которую этот указатель указывает. Передача целочисленных членов-данных static constи constexprпо ссылке в общем случае требует, чтобы они были определены, и это требование может привести к неудачному применению прямой передачи там, где эквивалентный код без прямой передачи будет успешен.

Возможно, вы обратили внимание на некоторые юркие слова, употребленные мною выше. Я сказал, что код “не должен” компоноваться. Ссылки “обычно” рассматриваются как указатели. Передача целочисленных членов-данных static constи constexprпо ссылке “в общем случае” требует, чтобы они были определены. Это похоже на то, как будто я что-то знаю, но ужасно не хочу вам сказать…

Это потому, что так и есть. В соответствии со стандартом передача MinValsпо ссылке требует, чтобы этот член-данные был определен. Но не все реализации выполняют это требование. Так что в зависимости от ваших компиляторов и компоновщиков вы можете обнаружить, что в состоянии выполнить прямую передачу целочисленных членов-данных static constи constexpr, которые не были определены. Если это так — поздравляю, но нет причин ожидать, что такой код будет переносим. Чтобы сделать его переносимым, просто добавьте определение интересующего вас целочисленного члена-данных, объявленного как static constили constexpr. Для MinVals это определение имеет следующий вид:

constexpr std::size_t Widget::MinVals; // В .cpp-файле Widget

Обратите внимание, что в определении не повторяется инициализатор (28 в случае MinVals). Не переживайте об этом. Если вы забудете предоставить инициализатор в обоих местах, компиляторы будут жаловаться, тем самым напоминая вам о необходимости указать его только один раз.

Предположим, что поведение нашей функции f(которой мы хотим передать аргументы через шаблон fwd) может настраиваться путем передачи ей некоторой функции, выполняющей определенную работу. В предположении, что эта функция получает и возвращает int, функция fможет быть объявлена следующим образом:

void f( int (*pf)(int)); // pf - функция обработки

Стоит заметить, что fможет также быть объявлена с помощью более простого синтаксиса без указателей. Такое объявление может имеет следующий вид, несмотря на то что оно означает в точности то же, что и объявление выше:

void f( int pf(int)); // Объявление той же f, что и выше

В любом случае теперь предположим, что у нас есть перегруженная функция processVal:

int processVal(int value);

int processVal(int value, int priority);

Мы можем передать processValфункции f,

f(processVal); // Без проблем

но это выглядит удивительным. Функции fв качестве аргумента требуется указатель на функцию, но processValне является ни указателем на функцию, ни даже функцией; это имя двух разных функций. Однако компиляторы знают, какая processValнужна: та, которая соответствует типу параметра функции f. Таким образом, они могут выбрать processVal, принимающую один int, а затем передать адрес этой функции в функцию f.

Все это работает благодаря тому, что объявление fпозволяет компиляторам вывести требующуюся версию функции processVal. Однако fwdпредставляет собой шаблон функции, не имеющий информации о том, какой тип ему требуется, а потому компиляторы не в состоянии определить, какая из перегрузок должна быть передана:

fwd(processVal); // Ошибка! Какая processVal?

Само по себе имя processValне имеет типа. Без типа не может быть вывода типа, а без вывода типа мы получаем еще один случай неудачной прямой передачи.

Та же проблема возникает и если мы пытаемся использовать шаблон функции вместо перегруженного имени функции или в дополнение к нему. Шаблон функции представляет не единственную функцию, он представляет множество функций:

template

T workOnVal(T param) // Шаблон для обработки значений

{ … }

fwd(workOnVal); // Ошибка! Какое инстанцирование workOnVal?

Получить функцию прямой передачи наподобие fwd, принимающую имя перегруженной функции или имя шаблона, можно, вручную указав перегрузку (или инстанцирование), которую вы хотите передать. Например, вы можете создать указатель на функцию того же типа, что и параметр f, инициализировать этот указатель с помощью processValили workOnVal(тем самым обеспечивая выбор корректной версии processValили генерацию корректного инстанцирования workOnVal) и передать его шаблону fwd: