使用静态成员变量的奇数C++模板行为

Question

这段代码应该使用以下方法在编译时计算近似值e（即数学常数〜2.71828183）;

e1 = 2/1 
e2 = (2 * 2 + 1)/(2 * 1) = 5/2 = 2.5 
e3 = (3 * 5 + 1)/(3 * 2) = 16/6 ~ 2.67 
e4 = (4 * 16 + 1)/(4 * 6) = 65/24 ~ 2.708 
... 
e(i) = (e(i-1).numer * i + 1)/(e(i-1).denom * i) 

计算经由result静态成员然而返回，经过2次迭代它产生零，而不是预期的值。我已经添加了一个静态成员函数f（）来计算相同的值，并且不会出现相同的问题。

#include <iostream> 
#include <iomanip> 

// Recursive case. 

template<int Iters, int Num = 2, int Den = 1, int I = 2> 
struct CalcE 
{ 
    static const double result; 
    static double f() {return CalcE<Iters, Num * I + 1, Den * I, I + 1>::f();} 
}; 

template<int Iters, int Num, int Den, int I> 
const double CalcE<Iters, Num, Den, I>::result = CalcE<Iters, Num * I + 1, Den * I, I + 1>::result; 

// Base case. 

template<int Iters, int Num, int Den> 
struct CalcE<Iters, Num, Den, Iters> 
{ 
    static const double result; 
    static double f() {return result;} 
}; 

template<int Iters, int Num, int Den> 
const double CalcE<Iters, Num, Den, Iters>::result = static_cast<double>(Num)/Den; 
// Test it. 

int main (int argc, char* argv[]) 
{ 
    std::cout << std::setprecision (8); 

    std::cout << "e2 ~ " << CalcE<2>::result << std::endl; 
    std::cout << "e3 ~ " << CalcE<3>::result << std::endl; 
    std::cout << "e4 ~ " << CalcE<4>::result << std::endl; 
    std::cout << "e5 ~ " << CalcE<5>::result << std::endl; 

    std::cout << std::endl; 
    std::cout << "e2 ~ " << CalcE<2>::f() << std::endl; 
    std::cout << "e3 ~ " << CalcE<3>::f() << std::endl; 
    std::cout << "e4 ~ " << CalcE<4>::f() << std::endl; 
    std::cout << "e5 ~ " << CalcE<5>::f() << std::endl; 

    return 0; 
} 

我在VS 2008和VS 2010进行了测试，得到在每种情况下相同的结果：

e2 ~ 2 
e3 ~ 2.5 
e4 ~ 0 
e5 ~ 0 

e2 ~ 2 
e3 ~ 2.5 
e4 ~ 2.6666667 
e5 ~ 2.7083333 

为什么result没有取得预期值，而f()呢？

根据Rotsor的评论下面，这与GCC工作，所以我想问题是，我依赖于静态初始化顺序的某种类型的未定义的行为，或者这是Visual Studio的错误？

Answer 1

显然，你不能依赖静态成员初始化的顺序上，至少在VC++。

下面是一个简化的例子：

#include <stdio.h> 

template<int N> 
struct one 
{ 
    static const int res; 
}; 

template<> 
struct one<0> 
{ 
    static const int res; 
}; 

template<int N> 
const int one<N>::res = one<N-1>::res; 

const int one<0>::res = 1; 

int main() 
{ 
    printf("%d\n", one<3>::res); 
    printf("%d\n", one<2>::res); 
    printf("%d\n", one<1>::res); 
    printf("%d\n", one<0>::res); 
} 

在VC++ 2008，它产生：

0 
1 
1 
1 

在codepad，其产生：

1 
1 
1 
1 

Answer 2

对于它的价值，结果与G ++ 4.4.1：

e2 ~ 2 
e3 ~ 2.5 
e4 ~ 2.6666667 
e5 ~ 2.7083333 

e2 ~ 2 
e3 ~ 2.5 
e4 ~ 2.6666667 
e5 ~ 2.7083333 

Answer 3

C++不喜欢非积分编译时间常量。一个可能的解决方案是使用有理算术：

#include <iostream> 
#include <iomanip> 

template<int Iters, int Num = 2, int Den = 1, int I = 2> 
struct CalcE 
{ 
    typedef CalcE<Iters, Num * I + 1, Den * I, I + 1> res; 
    enum { num = res::num, den = res::den }; 
    static double g() { return static_cast<double>(num)/den; } 
}; 

template<int Iters, int Num, int Den> 
struct CalcE<Iters, Num, Den, Iters> 
{ 
    enum { num = Num, den = Den }; 
    static double g() { return static_cast<double>(num)/den; } 
}; 

int main (int argc, char* argv[]) 
{ 
    std::cout << std::setprecision (8); 

    std::cout << "e2 ~ " << CalcE<2>::g() << std::endl; 
    std::cout << "e3 ~ " << CalcE<3>::g() << std::endl; 
    std::cout << "e4 ~ " << CalcE<4>::g() << std::endl; 
    std::cout << "e5 ~ " << CalcE<5>::g() << std::endl; 
    std::cout << "e5 ~ " << CalcE<6>::g() << std::endl; 

    return 0; 
}