const 和 constexpr 数组之间的区别

Question

为什么const 和constexpr 与数组一起使用时会有区别？

int const xs[]{1, 2, 3};
constexpr int ys[]{1, 2, 3};

int as[xs[0]];  // error.
int bs[ys[0]];  // fine.

我希望xs[0] 和ys[0] 都是常量表达式，但只有后者被这样处理。

Answer 1

C++11 constexpr 用于启用在编译时评估表达式，这与 const 关键字不同。

constexpr int ys[]{1, 2, 3}; 在编译时被评估，所以没有错误

当使用ys[0] 时。

另外，请注意这里使用 C++11 统一初始化和 {}

其他例子：

constexpr int multipletwo(int x)
{
return 2*x;
}

int num_array[multipletwo(3)]; //No error since C++11, num_array has 6 elements.

Answer 2

作为社区 wiki 的更长评论。

---

表达式xs[0] 在[expr.sub]/1 中定义为*((xs)+(0))。 （请参阅下面的括号。）

其中一个表达式应具有“指向T”的类型，另一个应具有无作用域枚举或整数类型。

因此，应用了数组到指针的转换[conv.array]：

“N T 数组”或“T 未知边界数组”类型的左值或右值可以转换为“指向T 的指针”类型的右值。结果是指向数组第一个元素的指针。

注意它可以对左值进行操作，结果是 prvalue，0 因为整数文字也是纯右值。加法在 [expr.add]/5 中定义。由于两者都是 prvalues，因此不需要左值到右值的转换。

int arr[3];
constexpr int* p = arr;  // allowed and compiles

现在关键的一步似乎是间接* [expr.unary.op]/1

一元 * 运算符执行间接：应用它的表达式应该是一个指向对象类型的指针，或者是一个指向函数类型的指针，并且结果是一个左值，该左值指代该对象或函数所指向的对象或函数。表达点。

所以，xs[0] 的结果是一个左值，引用xs 数组的第一个元素，并且是int const 类型。

---

注意[expr.prim.general]/6

带括号的表达式是主要表达式，其类型和值与括起来的表达式相同。括号的存在不影响表达式是否为左值。

---

如果我们现在查看 [expr.const]/2 中不允许某些表达式和转换出现在常量表达式中的项目符号，唯一可以应用的项目符号 (AFAIK) 是左值到右值的转换：

• 左值到右值的转换 (4.1)，除非它应用于

  • 一个整数或枚举类型的非易失性左值，它引用一个具有先前初始化的非易失性 const 对象，用常量表达式初始化 [注意：字符串文字 (2.14.5) 对应于一个数组的此类对象。 ——尾注]，或

  • 一个非易失性的字面值类型，它引用一个用constexpr定义的非易失性对象，或者引用这样一个对象的子对象，或者

[...]

但在xs[0] 的评估中出现的根据 (4.1)（不是 4.2，它是数组到指针）的唯一真正的左值到右值转换是从结果左值到第一个元素。

对于 OP 中的示例：

int const xs[]{1, 2, 3};
int as[xs[0]];  // error.

此元素xs[0] 具有非易失性 const 整数类型，其初始化在其出现的常量表达式之前，并且已使用常量表达式进行初始化。

---

顺便说一下，在[expr.const]/2 has been added to clarify的引用段落中添加了“注意”，表明这是合法的：

constexpr char c = "hello"[0];

请注意，字符串文字也是左值。

---

如果有人（可以将其更改为）解释为什么xs[0] 不允许出现在常量表达式中，那就太好了。