为什么`auto`不采用其初始化表达式的constexpr'ness？

Question

为什么用auto 关键字定义变量时不带有用于初始化它的表达式的constexpr'ness？

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例如，考虑以下代码：

#include <string_view>

constexpr std::string_view f() { return "hello"; }

static constexpr std::string_view g() {
    constexpr auto x = f(); // (*)
    return x.substr(1, 3);
}

int foo() { return g().length(); }

使用 GCC 10.2 和 --std=c++20 -fsanitize=undefined -O3，此 compiles 变为：

foo():
        mov     eax, 3
        ret

但是如果我们删除第 (*) 行的 constexpr，我们将得到一个 27 行的程序，其中包含一堆指针、一个长字符串常量等。

注意事项：

• 我将此问题标记为 C++20，但我没有理由相信此行为与 C++11 不同。
• 这个问题不是关于示例的，它是关于auto w.r.t 的一般行为。 constexprness。该示例仅表明，如果我们没有明确告知 GCC 不会将 x 视为 constexpr。

Answer 1

auto 旨在启用类型推断，而不是替代“您在此处键入的所有有用信息”。 constexpr 不是表达式类型的一部分，因此会被 auto 忽略（与 const 和 volatile 相反，它们是表达式类型的一部分，并且是推导的）。

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但是如果我们删除第 (*) 行的 constexpr，我们将得到一个 27 行的程序，其中包含一堆指针、一个长字符串常量等。

这是您的编译器的选择。它拥有使该代码消失所需的 100% 的信息。事实上，它不是 C++ 标准的关注点。

这是一个“实施质量”问题，而不是标准化问题。如果一个实现在编译时不能像你希望的那样运行你的代码，你可以向他们投诉。

记住：constexpr 本身并不意味着运行时优化。它的目的是让你写出你无法写出的东西。像std::get<g()>(some_tuple) 或其他什么。该代码必须在编译时运行，因为它在模板参数中使用。

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我不是在问某种深度演绎，只是关于函数显式为 constexpr 的情况。

让我们暂时忘记auto 用于类型推断，constexpr 不是类型系统的一部分。让我们转而关注如果auto 无论如何都应该推断出constexpr 会怎样。因此，如果<expr> 是专门指定为constexpr 的函数，那么您想要auto 仅推导出constexpr。

那么让我们看一些代码：

auto x = constexpr_func();
auto y = constexpr_func() + 5;
auto z = constexpr_func() + constexpr_func();
auto w = constexpr_func_2() + constexpr_func_2();

哪些变量是constexpr？如果您想要的是我们所拥有的，那么 x 将是 constexpr，但 y 不会。我个人会觉得这既令人惊讶又令人讨厌。

更糟糕的是，如果我们假设constexpr_func() 返回一个int，那么z 也不是constexpr。但如果constexpr_func_2() 返回一个用户定义的文字类型，该类型具有constexpr operator+，那么w 将是 constexpr。

这不是很奇怪吗？所以我高度怀疑这不是你真正想要的。

如果constexpr auto x = <expr>; 有效，您真正想要的是auto x = <expr>; 推导出constexpr。

但实际上，这又回到了原点。如果您创建一个变量constexpr，那应该意味着您希望它在某个进程需要constexpr 的地方使用。鉴于这一事实，推断 constexpr 没有任何意义，因为您应该需要它是 constexpr，以免出现编译错误。