带有外部静态表的 constexpr 函数

Question

有类似的问题，但我发现没有一个可以直接回答这个问题。

我想实现一个这样的 constexpr 函数：

constexpr int Foo(int x) {
  static const int table[128] = { 3, 1, 4, 1, 5, ..., 99 };
  return (0 <= x && x < 128) ? table[x] : 42;
}

我对将表设为静态函数持谨慎态度，因为编译器可能会添加昂贵的检查以使表线程的初始化安全（减慢每次调用），并且这些检查可能会使优化器不太可能内联它，否则微不足道的功能。

所以我想我会将表移动到命名空间静态，在一个 .cpp 文件中定义它，而函数本身仍然定义在标题中，以便可以内联。

constexpr int Foo(int x) {
  extern constexpr int table[];
  return (0 <= x && x < 128) ? table[x] : 42;
}

编译器抱怨我不能在 constexpr 函数中声明 table。于是我尝试了：

extern constexpr int table[];
constexpr int Foo(int x) {
  return (0 <= x && x < 128) ? table[x] : 42;
}

这是不允许的，因为你不能只声明一些 constexpr，你必须定义它。但是如果我在头文件中定义表，我就违反了单定义规则，对吧？

constexpr int table[128] = { 3, 1, 4, 1, 5, ..., 99 };
constexpr int Foo(int x) {
  return (0 <= x && x < 128) ? table[x] : 42;
}

我知道 Foo 没有违反 ODR，因为 constexpr 意味着函数定义的内联。编译器接受这一点并且似乎做了正确的事情，但我知道编译器不需要针对 ODR 违规发出诊断。

Q1：在最后一次迭代中，table 是否违反了 ODR？

Q2：如果没有，有没有办法防止 table 对包含此标头的每个翻译单元可见？

Answer 1

不确定Q1（如果你定义tablestatic？）但是，对于Q2，我建议Foo()作为friend函数用于table是privatestatic constexpr的类会员。

举例

#include <iostream>

class wrapTable
 {
   private:
      static constexpr int table[] { 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19 };
      static constexpr int size { sizeof(table)/sizeof(table[0]) };

      friend constexpr int foo (int);
 };

constexpr int wrapTable::table[];

constexpr int foo (int x)
 { return (0 <= x && x < wrapTable::size) ? wrapTable::table[x] : 42; }

int main()
 {
   std::cout << "foo(3): " << foo(3) << std::endl; // print 7
   std::cout << "foo(9): " << foo(9) << std::endl; // print 42

   // compilation error: 'table' is a private member of 'wrapTable'
   // std::cout << "table(3): " << wrapTable::table[3] << std::endl;
 }