C++ - 我能创建编译时变量对象吗？

Question

C++ - 我能创建编译时变量对象吗？

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最近我使用了constexpr，但我意识到我使用它的方式是错误的。我想知道是否可以创建一个编译时变量（或变量对象）。来自cppreference.com的constexpr定义告诉我们：

constexpr说明符声明函数或变量的值可以在编译时评估。

那么为什么以下代码是不正确的？

#include <iostream>

int main()
{
    constexpr int x = 30;
    x += 10;
    std::cout << x;
}

这个整数可以在编译时完美地评估。我知道编译器可以优化这样的变量而不需要constexpr修饰符，但如果我想要一个编译时对象呢？

#include <iostream>

class ctFoo {
public:
    ctFoo()
        : value{ 0 }
    {
    }
    int accumulate(int value_) {
        return (value += value_), value;
    }
    int value;
};

int main()
{
    ctFoo foo;
    std::cout << foo.accumulate(100);
}

我想知道这段代码将在编译时被评估的确定性有多大？我问这个问题是因为我正在编写一些Vector2和Vector3数学代码，并且我希望创建这样的实现，可以处理编译时和运行时计算。这是否可能？
谢谢。

编辑

正如max66指出的那样，constexpr意味着const，但我想问的是：为什么会这样？现代编译器应该能够在编译时推导出它的值。此外，我知道我可以简单地创建另一个constexpr常量（例如顶部代码示例），但我的问题涉及更复杂的代码。

- Poeta Kodu

你忘记在 constexpr 中加入 const 了。 - max66

是的，使用constexpr隐含了constness（自C++14起不再在声明方法时），但我想问一下-为什么这样？C++编译器应该能够推断出它的值，因为其在编译时已知。 - Poeta Kodu

自C++20以来，有constinit。 - Tellegar

2个回答

1

你需要继续阅读：

在对象声明中使用的constexpr指示符意味着const。

你不能更改constexpr，这就是你能够在常量表达式中使用它的全部意义。

接下来需要考虑的是，你似乎混淆了两个不同的上下文。我毫不怀疑编译器将能够完全优化掉你最后一个示例，但那是constexpr所做的事情之外的东西。该关键字表示其所表示的内容可以在编译时计算，但不一定要在编译时计算。因此，你可以编写一个constexpr函数，在其中的所有内容都可能在编译时计算，并且仍然可以在运行时工作。

唯一真正拥有可以在编译时计算（因此没有优化器）并且可以修改的对象的时间是当你处于编译时上下文中时。例如，在constexpr函数中，你就处于这样的上下文中：

constexpr int foo() {
    int a = 10;
    ++a; // I can modify a.
    return a;
    // even if I did this: int Array[foo()];
}

但是在普通函数中，你没有这样的能力，语言不允许这样做。

所以，回答你的问题：

“我有什么保证，这段代码会在编译时被评估？”

你没有任何保证，因为你没有使用constexpr。即使你使用了constexpr函数，如果你在某个不需要编译时评估的地方调用了该函数，该函数可能会在运行时被调用。

“这种情况是否可能发生？”

当然可能，正如前面所说，你可以创建一个constexpr函数，如果需要，它将在编译时被评估。

- Rakete1111

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- chris · Accepted Answer

So why is following code incorrect?

#include <iostream>

int main()
{
    constexpr int x = 30;
    x += 10;
    std::cout << x;
}

constexpr 意味着 const。您需要将其限制在 constexpr 上下文中：

constexpr int foo() {
    int x = 30;
    x += 10;
    return x;
}

But what if I want to have a compile-time object?

#include <iostream>

class ctFoo {
public:
    ctFoo()
        : value{ 0 }
    {
    }
    int accumulate(int value_) {
        return (value += value_), value;
    }
    int value;
};

为其提供constexpr支持：

constexpr ctFoo() : value{ 0 }

constexpr int accumulate(int value_) {
    value += value_;
    return value;
}

你现在拥有的保证是，如果你的ctFoo对象是一个常量表达式，并且你在像foo函数示例中的constexpr上下文中调用accumulate，那么你可以在编译时使用结果。例如：

constexpr int foo() {
    ctFoo f;
    f.accumulate(10);
    return f.value;
}

static_assert(foo() == 10);

或者：

constexpr void accumulate(ctFoo& f) {
    f.accumulate(10);
}

constexpr int foo() {
    ctFoo f;
    accumulate(f);
    return f.value;
}

static_assert(foo() == 10);

重要的是要记住，运行时评估也是一种选择。如果我将一些ctFoo的value设置为运行时值（例如用户输入），那么编译时不可能发生accumulate调用。但没关系 - 相同的代码在两个上下文中都可以使用。