我们应该在函数中用 constexpr 定义变量吗

Posted 2023-03-25

【中文标题】我们应该在函数中用 constexpr 定义变量吗

【英文标题】：Should we define variable with constexpr in a function

【发布时间】：2021-10-03 22:07:25

【问题描述】：

不知道在函数中用constexpr定义变量是否有意义。

void func()  static const int i = 1; 
void func2()  constexpr const int i = 1; 

函数中的static const会在第一次函数调用时被初始化，那么函数中的constexpr呢？我知道constexpr 指定该对象应该在编译期间可用。那么这是否意味着func2 中的变量i 将在编译时进行评估，而func 中的i 则不会？

【问题讨论】：

对于在构造和销毁时没有副作用的类型（不执行 IO 或类似操作），由于编译器可以执行的优化，生成的二进制文件的结果可能会变得相同。从语言的角度来看，它们表达了两种不同的东西。

Does static constexpr variable inside a function make sense? 会回答您的问题吗？ "注意static和constexpr是完全相互独立的。static定义了对象在执行期间的生命周期；constexpr指定了对象在编译期间应该是可用的。编译和执行是不相交和不连续的，在时间和空间上都是如此。所以一旦程序编译完成，constexpr 就不再相关了。"

"static const in a function will be initialized on the first function call" — 请注意，这基本上仅适用于非平凡类型。对于琐碎的，它们的二进制表示在程序中是硬编码的。现场演示：godbolt.org/z/hxPTGoanK（在机器码级别g中没有i的初始化）。

其实我很在意评估的时间。我刚刚重新编辑了我的问题。

在大多数情况下，constexpr 是首选解决方案。它是一个编译时间常数。附加信息：不需要constexpr 之后的const。而且，阅读你的问题，如果你可以在函数体中定义一个constexpr，那就去做吧，因为它会缩小范围。

【参考方案1】：

有一个重要的区别。

static local variable 在第一次调用时被初始化，因此在后续调用中不再使用它的声明。特别是静态局部变量的构造函数只被调用一次。 static const 是一个静态变量，也是一个常量：因此，它的值一旦在第一次调用时被初始化，就不能再更改了。

constexpr expression 是一个表达式，可以在编译时计算。因此，例如，constexpr 变量可以用作非类型模板参数。

一般来说，你不能使用简单的static const 作为模板参数，因为即使它是一个常量，它的实际值也可能不会在编译时确定；例如：

void f(int x)

     static const i = x;
     std::array<int, i> a; // Compile error!

但是，初始化为constant expression 的整型变量仍然可以用作非类型模板参数。所以，在问题的代码中，func2 的变量i 可以用作非类型模板参数。

【讨论】：

"你不能使用简单的静态常量作为模板参数" — 抱歉，这是不正确的（如果你真的是指 " 作为模板参数")。现场演示：godbolt.org/z/vf1GYf7x4.

@DanielLangr，值得注意的是这仅适用于整数类型，因为它们在 constexpr 存在之前有特殊规则。其他类型的行为与所述相同。

constexpr 是否会使func2 中的变量i 在编译时被评估？或者i 都在编译时进行评估？

@DanielLangr 嗯，正确，我不知道。我修改了答案。

【参考方案2】：

存在一些差异。初始化是其中之一。让我们重命名变量，以便我们可以更轻松地讨论它们：

void func()  static const int i = 1;  //internal linkage
void func2()  constexpr const int a = 1;  //external linkage

初始化

在上面的代码中，只有 a 是编译时常量。它应在编译时初始化。这个想法是在编译上花费时间并在运行时节省时间。但是，i 可以在编译时或运行时初始化。

至于你应该使用哪个？使用满足您需求的任何一种。

【讨论】：

它们是函数中的局部变量，因此链接不适用于它们。 static 只定义文件范围的链接，这不是。

感谢您的指出。我已经编辑了我的答案，只限于初始化差异。