为什么rvalue不能赋值给constexpr引用变量

Question

我有以下代码

constexpr int into(int a,int b)
{
  int c=a*b;
  return c;
}

int main()
{
 constexpr int &n=into(5,5);

}

我阅读了MSDN的资料，constexpr这个关键字是在C++11中引入的，在C++14中得到了改进。它表示常量表达式。与const类似，可以应用于变量，以便在任何代码尝试修改该值时引发编译器错误。

在我阅读完之后，我认为constexpr可以取代const，但在上述代码中，我却得到了一个编译器错误：

`int main()':
invalid initialization of non-const reference of type 'int&' from an rvalue of type 'int'`

当将 constexpr 替换为 const 时，它可以正常工作。我不理解这种行为;有人可以解释一下吗？

- RaGa__M

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constexpr 引用必须绑定到全局变量。请参见此处的答案。 - wally

@flatmouse，感谢您的回复...链接中的一个答案说：“引用在概念上等同于取变量的地址，而局部变量的地址不是常量”。当我使用const时，它会绑定。但不仅限于constexpr。我相信const和constexpr对变量的行为是相同的。 - RaGa__M

问题可能是into的返回值没有被保存在任何地方，但是您确实保存了对该返回值的引用，那么这个引用必须指向哪里呢？ - Oebele

需要保存吗？函数调用暂时没有保存结果，编译器的RVO是否发挥作用？ - RaGa__M

Answer 1

constexpr关键字与const不同，它直接应用于引用类型变量int&，但没有任何效果。

typedef int &int_ref;

int main() {
    int x = 1;
    int &a = x;          // OK
    int_ref b = x;       // OK, int_ref is 'int &'
    const int &c = 1;    // OK, reference to const int
    const int_ref d = 1; // error: type of d is 'int &'
                         // qualifier on reference are being ignored
}

constexpr int &n 和 constexpr int_ref n 是相同的，而 const int &n 和 const int_ref n 的限定符不同。

- user1887915

Answer 2

被标记为constexpr的表达式将在编译时解析，这将把into(5,5)的结果视为int字面量。我们知道，在C++中不能将引用绑定到int字面量。

您可以通过在全局范围内创建constexpr int x=into(5,5);，并在主函数内创建一个constexpr const int引用来使其工作，强制x在调用main之前被解析，从而允许将引用绑定到x：

constexpr int into(int a,int b) {
  int c=a*b;
  return c;
}

// guaranteed to be resolved before main is called
constexpr int x = into(5,5);

int main() {
 constexpr const int& n = x;
 static_assert(n == 25, "whoops!");
}

要直接回答你的问题，这与rvalue或移动语义完全无关，而是constexpr的微妙之处。

如果全局作用域让您感到不适，您也可以将x设置为static，并在引用绑定之前进行初始化，这对我来说似乎更自然：

constexpr int into(int a,int b) {
  int c=a*b;
  return c;
}  

int main() {
 // guaranteed to be resolved before main is called
 static constexpr int x = into(5,5);
 constexpr const int& n = x;
 static_assert(n == 25, "whoops!");
}

- erip

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“正如我们所知，C++中的引用不能绑定到int字面值。” 您指的是哪些引用？ - Piotr Skotnicki

@erip，你说的“into（5,5）作为int字面值不清楚。我们知道，在C++中，引用不能绑定到int字面值。”我相信调用into()函数会返回int&&，它是一个rvalue，应该分配给常量引用。当我把const int &n = into(5,5)放在main里时，一切都很顺利。如果const可以，为什么constexpr不能？难道constexpr缺少处理这种情况的东西吗？ - RaGa__M

根据您的推理，应该可以编写“constexpr const int&”。 - Piotr Skotnicki

@PiotrSkotnicki，仍然存在解析时间的问题。static constexpr const int& n = into(5,5);是完全合法的，因为它保证在调用main时已经解析完成。 - erip

@RichardGeorge 澄清：您的假设是错误的，const 和 constexpr 是不同的。constexpr 的意思是“在编译时已知”，而 const 的意思是“无法在每次迭代分配后更改”。const int i& = n; 将 i 分配给本轮的任何 n，但我们不能通过 i 进行修改。constexpr i = 25 意味着 i 可以在编译期间被省略，并且可以用 25 替换它。 - kfsone