关于常量初始化的困惑

Question

在cppref 中，它给出了常量初始化的语法：

static T & ref = constexpr; 
static T object = constexpr;    

这是我的两个问题：

第一季度

没有const 的左值引用T & 怎么会绑定到constexptr，它是常量且不可修改的？

我尝试提供一些示例但失败了：

 static int& ref = 6; //error, need a `const`
 constexpr int a = 6; static int& ref = a; //error, need a `const`  

第二季度

常量初始化的对象必须是const/static吗？在the standard里面说：

如果具有静态或线程存储持续时间的变量或临时对象由实体的常量初始化程序初始化，则执行常量初始化。

这里标准没有指定obj为const-qualified/static-qualified。

Answer 1

这句话的意思是

static int a;
static int & ref = a;
static_assert(&a == &ref, "");

没问题。初始化是常量初始化的一种形式，因为a 在评估为左值时是一个常量表达式（但仅作为左值！），因此，&a == &ref 是一个常量表达式，其计算结果为true .

比较一下

void f() {
  int a;
  static int & ref = a;
  static_assert(&a == &ref, "");
}

这是无效的。尽管ref 的初始化在技术上是有效的，但只要函数返回，它就会变成一个悬空引用。下次输入函数时，会创建一个新的int a 对象。因此，&a == &ref 不能保证评估为true。它不是一个常量表达式，如果求值，会产生未定义的行为。

Answer 2

混淆是由于命名：常量初始化[basic.start.static]/2和常量表达式[expr.const]中的术语常量表示无需编译器的英勇努力（1）即可在编译时评估。这与常量对象的概念不同，常量对象的值一旦定义就不会改变。

为了说明编译时评估的限制，让我们看一下这段代码的汇编：

//case 0
int i0 = 5;
int j0 = i0;//no compil-time initialized
//case 1
const int i1=5; 
int j1=i1; //compil-time initialized
//case 2
extern const int i2=5; 
int j2=i2; //compile-time initialized
//case 3
extern const int i3; 
int j3=i3; //no compil-time initialization
//case 4
extern const int i4; 
int j4=i4; //no compil-time initialization
const int i4=5;

gcc 7.3 生成的程序集：

_GLOBAL__sub_I_example.cpp: # @_GLOBAL__sub_I_example.cpp
  mov eax, dword ptr [rip + i0]
  mov dword ptr [rip + j0], eax
  mov eax, dword ptr [rip + i3]
  mov dword ptr [rip + j3], eax
  mov dword ptr [rip + j4], 5
  ret

发生了什么：

• case 0，j0 在编译时没有被初始化，因为 i0 不是一个常数。[expr.constant]/2.7
• 案例 1 和 2 是编译时初始化的，因为它们符合先前规则 [expr.constant]/2.7.3 的例外情况。
• 案例 3 和案例 4、j3 和 j4 在编译时未初始化，因为它们不符合最后一条规则异常，因为它们没有预先初始化，（至少它可以在链接时解决，但这会是英勇的努力或依赖于实施质量）

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(1) 原则是语言不能太复杂编译。我刚刚回收了 template argument deduction 标准的措辞，其中 heroic effort 这个词出现了乱七八糟的情况。同样的原则也适用于定义什么是常量表达式。

Answer 3

“常量初始化”意味着初始化器是一个常量表达式。表达式和变量都不需要是 const 限定的。

int x = 6; 在文件范围内是常量初始化。

参考：C++17 [basic.start.static]/2：

常量初始化如果具有静态或线程存储持续时间的变量或临时对象由实体的常量初始化程序初始化。

Answer 4

在您参考的页面中您可以阅读

设置静态常量的初始值

我把你的注意力放在常量

上

所以T 必须是常量类型。

所以int const 可以； constexpr int 可以，因为 constexpr 暗示 const; int 没有 const（或没有 constexpr 暗示 const）是错误的。