“令人惊讶的”由于定义顺序而常量初始化

Question

当阅读关于 constexpr 的幻灯片时，介绍是关于的”令人惊讶的是使用 const 进行动态初始化”。这个例子很

struct S {
    static const int c;
};
const int d = 10 * S::c;
const int S::c = 5;

可惜，音轨丢失了，音符也丢失了，所以我只能猜测这里的意思。

d“令人惊讶地”动态初始化是否正确，因为 S::c 是在 d之前定义的code>?S::c 的声明位于 d 之前可能还不够，编译器需要完整的 < em>定义，对吗？

也就是说，我怀疑在下面的示例中 d 会静态初始化吗？

struct S {
    static const int c;
};
const int S::c = 5;
const int d = 10 * S::c;  // now _after_ defn of S::c

更重要的是，在 C++11 中， 对于完全静态初始化，constexpr 必须是什么？ S::c、d 或两者？

Answer 1

在第一个示例中，d 不是由常量表达式初始化的，因为 S::c 不是由常量表达式初始化的。

具有预先初始化的非易失性 const 对象，
使用常量表达式初始化

（​​请参阅 C++11 [expr.const]p2，左值到右值转换的要点），因为 S::c 的初始化不会先于 <代码>d。因此S::c将使用静态初始化（因为它是通过常量表达式初始化的），而d可以使用动态初始化。

由于静态初始化先于动态初始化，因此 d 将由其动态初始化程序初始化为 50。编译器可以将 d 的动态初始化转换为静态初始化，但如果这样做，它必须生成 d 所具有的值，如果每个变量都可以具有使用动态初始化，事实上，使用动态初始化。在这种情况下，无论哪种方式，d都会初始化为50。有关详细信息，请参阅 C++11 [basic.start.init]p2。

无法在第一个示例中添加 constexpr 来保证 d 使用静态初始化；为此，您必须重新排序初始化。但是，添加 constexpr 将为第一个示例生成诊断，这至少可以让您确保不使用动态初始化（您会得到静态初始化或编译错误）。

您可以更新第二种情况以确保使用静态初始化，如下所示：

struct S {
    static const int c; // do not use constexpr here
};
constexpr int S::c = 5;
constexpr int d = 10 * S::c;

在不是定义的变量声明上使用 constexpr 是不正确的格式，或者在不是定义的变量声明上使用它是不正确的。不包含初始化程序，因此在 struct S 的定义中必须使用 const，而不是 constexpr。此规则有一个例外，即定义文字非整数类型的 static constexpr 数据成员，并在类中指定初始值设定项时：

struct T { int n; };
struct U {
    static constexpr T t = { 4 };
};
constexpr T U::t;

在本例中，constexpr< /code> 必须在类的定义中使用，以便允许提供初始值设定项，并且 constexpr 必须在静态数据成员的定义中使用，以便允许使用它在常量表达式中。

Answer 2

我相信 3.6.2 中列出的用于确定何时发生静态初始化的规则不包括 d 的初始化，因此是动态初始化 >。另一方面，S::c 确实是静态初始化的（因为 5 是一个常量表达式）。由于所有静态初始化都发生在动态初始化之前，因此您会得到预期的结果。

要使 d 适合静态初始化，必须使用常量表达式对其进行初始化。这反过来又迫使您内联编写 S::c ：

struct S { static constexpr int c = 5; };

const int d = S::c; // statically initialized

请注意，标准允许用静态初始化替换动态初始化，这就是为什么对原始示例中的两行重新排序将导致两个不同种类的初始化。正如 TonyK 指出的，您可以在静态情况下使用 array[d] ，但不能在动态情况下使用，因此您可以检查发生的是哪一种情况。使用 constexpr 方法，您可以保证进行静态初始化，并且不必依赖可选的编译器行为。

Answer 3

粗略地说，对于静态初始化，需要一个常量表达式初始化程序。

粗略地说，要成为常量表达式，变量必须是 const 类型，并且使用常量表达式进行预先初始化。

在第一个示例中，d 的初始值设定项不是常量表达式，因为 S::c 不是常量表达式（它没有前面的初始化）。因此，d 不是静态初始化的。

在第二个示例中，d 的初始值设定项是一个常量表达式，一切正常。

我正在简化事情。在完全正式的标准语言中，这大约要长九倍。

---

对于 constexpr 说明符，不必声明任何对象 constexpr。这只是一个额外的错误检查。 （这是关于 constexpr 对象，而不是 constexpr 函数）。

如果您想要一些额外的错误保护，您可以在第二个变体中声明 S::c constexpr （也许 5 明天就会开始更改其值？ ）将 constexpr 添加到第一个变体不可能有帮助。

Answer 4

您可以通过尝试声明数组来确定常量是静态初始化还是动态初始化：

struct S {
    static const int c;
};
const int d = 10 * S::c; // (1)
const int S::c = 5;      // (2)

static char array[d];

此代码在 g++ 版本 4.7.0 中失败，因为 d 是动态初始化的。如果交换 (1) 和 (2)，它就会编译，因为现在 d 已静态初始化。但我找不到另一种方法来修复它，使用 constexpr。