编译错误：使用 constexpr 声明 std::array 大小

Question

我正在学习constexpr，据我所知，constexpr 告诉编译器在编译时而不是运行时计算函数。我使用以下代码进行测试，但遇到了一个我真的不明白的错误。你能解释一下为什么吗？

#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;

constexpr int foo(int i)
{
    return i + 5;
}

int main()
{
    int i = 10;
    std::array<int, foo(5)> arr; // OK
    // But...
    std::array<int, foo(i)> arr1; // Error
}

错误是：'i' 的值在常量表达式中不可用。为什么？ i 是事先声明的，为什么它必须是 const？

Answer 1

据我所知，constexpr 告诉编译器在编译时而不是运行时计算函数。

不完全是：使用constexpr，编译器可以（不是必须）计算函数编译时间。并且编译器会在必要和可能的时候执行它。

如果发生

std::array<int, foo(5)> arr; // OK

这是必要的（因为std::array 的第二个模板参数必须在编译时已知）并且可能（因为在编译时已知 5）。

但是有

int i = 10;
std::array<int, foo(i)> arr1; // Error

这是必要的 (std::array) 但不可能（因为 i 是一个非常数变量，编译器不能使用 i 值编译时间而只能使用运行时间）。

必须但不可能，所以报错。

但你可以写

int i { 10 };
int j { foo(i) };

因为不可能调用foo(i) 编译时但没有必要（因为j 可以初始化运行时）。所以foo(i) 被称为（据说）运行时。

要使用foo(i) 编译std::array，您应该将i 定义为constexpr（或const）

constexpr int i { 10 };

所以编译器可以使用i编译时间的值。

为什么？ i 是事先声明的，为什么它必须是一个 const？

简短回答：因为 C++11 标准是这样说的。

长答案：因为通过这种方式，构建编译器更简单。如果要使用值编译时间，可以将其声明为constexpr，编译器会检查它是否从未被修改。做起来（相对）简单。

否则，如果您可以在编译时使用非常量变量的值，则编译器应该按照变量的故事来确定它在constexpr 函数中使用时的值。在您的玩具示例中很简单，在现实生活中将是一场噩梦。