C++：在 constexpr 构造函数中初始化成员数组

Question

我正在 c++17 中实现一个类，它需要能够在编译时使用 constexpr 构造函数构造一个对象。该对象有一个数组成员，我似乎无法通过参数对其进行初始化。

我一直在尝试为此使用std::initializer_list，类似于：

#include <cstdint>
#include <initializer_list>

struct A {
 char data[100];

 constexpr A(std::initializer_list<char> s): data(s) {}
};

int main() {
  constexpr A a{"abc"};
}

但这由于某种原因不起作用。

clang 6.0（也尝试过更高版本）告诉我我错了，尽管我正在做它所说的：

test_initializer_list.cpp:7:46: error: array initializer must be an initializer list or string literal
 constexpr A(std::initializer_list<char> s): data(s) {}

（请注意，如果我直接给它一个字符串文字，例如data("abc")，它确实可以编译）

g++ (7.5.0) 说由于某种原因我不能使用初始化列表 - 但如果是这样，我可以使用什么？

test_initializer_list.cpp:7:52: error: incompatible types in assignment of 'std::initializer_list<char>' to 'char [100]'
  constexpr A(std::initializer_list<char> s): data(s) {}
                                                    ^

我做错了吗？

Answer 1

解释会很长，但请耐心等待。

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您不能使用std::initializer_list 初始化数组。

当你写int arr[] = {1,2,3} 之类的东西时，用大括号括起来的部分不是std::initializer_list。

如果您不相信我，请考虑对结构进行类似的初始化：

struct A {int x; const char *y;};
A a = {1, "2"};

这里，{1, "2"} 不可能是 std::initializer_list，因为元素有不同的类型。

C++ 语法将这些大括号括起来的列表称为braced-init-lists。

std::initializer_list 是一个神奇的类（即在标准 C++ 中无法实现），可以从一个花括号初始化列表构造。

如您所见，std::initializer_list 不能用于代替花括号初始化列表。 “Braced-init-list”指的是特定的语法结构，因此数组的初始化器（例如在成员 init 列表中）必须在字面上 be 一个大括号括起来的列表。你不能把这个列表保存到一个变量中，然后用它初始化一个数组。

constexpr A() : data{'1','2','3'} {} // Valid
constexpr A(initializer_list<char>/*or whatever*/ list) : data{list} {} // Not possible

一种可能的解决方案是使用循环将元素从std::initializer_list 复制到数组中。

由于构造函数是constexpr，所以数组必须用something进行初始化；使用: data{} 将其初始化为零：

constexpr A(std::initializer_list<char> s) : data{} {/*copy elements here*/}

现在A a({'1','2','3'}); 可以工作了。但是A a("123"); 仍然不会。

字符串文字 ("123") 既不是花括号初始化列表也不是 std::initializer_list，并且无法转换为它们。

使用字符串字面量 (char x[] = "123";) 初始化 char 数组有一个特殊规则。除了花括号初始化列表之外，该语法还允许在其中使用字符串文字。

必须是字符串literal，即用引号括起来的字符串； const char * 变量或 char 的另一个数组不会这样做。

如果您希望A a("123"); 有效，则构造函数的参数需要是const char *（还有一些其他选项，但它们在这里没有多大帮助）。使用循环将字符从指向的内存复制到数组中。不要忘记用零初始化数组（: data{}），因为你的构造函数是constexpr。

还有第三种选择：将char data[100] 替换为std::array，并将构造函数的参数设置为std::array。与普通数组不同，它们可以被复制，所以: data(list) 可以工作。 std::array 可以使用花括号初始化列表 (A a({'1','2','3'});) 和花括号括起来的字符串文字 (A a({"123"});) 进行初始化。

您还有另一个选择：删除构造函数。然后您的struct 将成为一个聚合（简单地说，一个没有自定义构造函数的结构，可以使用花括号初始化列表按成员方式初始化）。那么A a{{'1','2','3'}};、A a{'1','2','3'};（大括号可以省略）和A a{"123"};都可以工作。