C++ 函数中的静态constexpr变量有意义吗？
如果我在一个函数（比如一个大数组）中有一个变量，那么同时声明它C++ 函数中的静态constexpr变量有意义吗？,c++,static,c++11,constexpr,C++,Static,C++11,Constexpr,如果我在一个函数（比如一个大数组）中有一个变量，那么同时声明它static和constexpr有意义吗constexpr保证数组是在编译时创建的，那么static会没有用处吗 void f() { static constexpr int x [] = { // a few thousand elements }; // do something with the array } 就生成的代码或语义而言，static是否真的在那里做任何事情？简单的回答是
staticconstexprconstexprstaticvoid f() {
static constexpr int x [] = {
// a few thousand elements
};
// do something with the array
}
就生成的代码或语义而言，
staticstaticstaticconstexprconstexprconstexprconstexprconstconststaticstatic constC++原则中一样躲在原则中，前提是它可以证明不能观察到其他这样的对象
不幸的是，要证明这一点并不容易，除非该函数是平凡的（例如，它不调用任何其他函数，其主体在转换单元中不可见），因为数组或多或少都是地址。因此，在大多数情况下，每次调用时都必须在堆栈上重新创建非静态的const（expr）
数组，这就无法在编译时计算它
另一方面，本地静态const
对象由所有观察者共享，并且即使从未调用其中定义的函数，也可能被初始化。因此，上述任何一项都不适用，编译器不仅可以自由地生成它的单个实例；它可以在只读存储器中自由地生成它的单个实例
因此，您应该在示例中明确使用static constexpr
但是，有一种情况是您不想使用static constexpr
。除非constexpr
声明的对象是或声明的static
，否则编译器完全可以不包含它。这非常有用，因为它允许使用编译时临时constexpr
数组，而不会用不必要的字节污染编译后的程序。在这种情况下，您显然不想使用static
，因为static
可能会强制对象在运行时存在。除了给定的答案之外，值得注意的是编译器不需要在编译时初始化constepr
变量，知道constexpr
和static constexpr
之间的区别在于使用static constexpr
可以确保变量只初始化一次
下面的代码演示了如何多次初始化constexpr
变量（尽管值相同），而static constexpr
肯定只初始化一次
此外，代码还比较了constepr
与const
结合使用static
的优点
#include <iostream>
#include <string>
#include <cassert>
#include <sstream>
const short const_short = 0;
constexpr short constexpr_short = 0;
// print only last 3 address value numbers
const short addr_offset = 3;
// This function will print name, value and address for given parameter
void print_properties(std::string ref_name, const short* param, short offset)
{
// determine initial size of strings
std::string title = "value \\ address of ";
const size_t ref_size = ref_name.size();
const size_t title_size = title.size();
assert(title_size > ref_size);
// create title (resize)
title.append(ref_name);
title.append(" is ");
title.append(title_size - ref_size, ' ');
// extract last 'offset' values from address
std::stringstream addr;
addr << param;
const std::string addr_str = addr.str();
const size_t addr_size = addr_str.size();
assert(addr_size - offset > 0);
// print title / ref value / address at offset
std::cout << title << *param << " " << addr_str.substr(addr_size - offset) << std::endl;
}
// here we test initialization of const variable (runtime)
void const_value(const short counter)
{
static short temp = const_short;
const short const_var = ++temp;
print_properties("const", &const_var, addr_offset);
if (counter)
const_value(counter - 1);
}
// here we test initialization of static variable (runtime)
void static_value(const short counter)
{
static short temp = const_short;
static short static_var = ++temp;
print_properties("static", &static_var, addr_offset);
if (counter)
static_value(counter - 1);
}
// here we test initialization of static const variable (runtime)
void static_const_value(const short counter)
{
static short temp = const_short;
static const short static_var = ++temp;
print_properties("static const", &static_var, addr_offset);
if (counter)
static_const_value(counter - 1);
}
// here we test initialization of constexpr variable (compile time)
void constexpr_value(const short counter)
{
constexpr short constexpr_var = constexpr_short;
print_properties("constexpr", &constexpr_var, addr_offset);
if (counter)
constexpr_value(counter - 1);
}
// here we test initialization of static constexpr variable (compile time)
void static_constexpr_value(const short counter)
{
static constexpr short static_constexpr_var = constexpr_short;
print_properties("static constexpr", &static_constexpr_var, addr_offset);
if (counter)
static_constexpr_value(counter - 1);
}
// final test call this method from main()
void test_static_const()
{
constexpr short counter = 2;
const_value(counter);
std::cout << std::endl;
static_value(counter);
std::cout << std::endl;
static_const_value(counter);
std::cout << std::endl;
constexpr_value(counter);
std::cout << std::endl;
static_constexpr_value(counter);
std::cout << std::endl;
}
正如您所见，constepr
被多次初始化（地址不相同），而static
关键字确保只执行一次初始化。不制作大型数组static
，即使是constexpr
也会对性能产生巨大的影响，并可能导致许多优化失败。它可能会将代码的速度降低几个数量级。您的变量仍然是本地变量，编译器可能会决定在运行时初始化它们，而不是将它们作为数据存储在可执行文件中
考虑以下示例：
模板
void foo（）；
空栏（整数n）
{
//指向void（void）的四个函数指针数组
constexpr void（*表[]）（void）{
&福，
&福，
&福，
&福
};
//查找函数指针并调用它
表[n]（）；
}
您可能希望gcc-10-O3
将bar（）
编译为jmp
到它从表中获取的地址，但实际情况并非如此：
bar(int):
mov eax, OFFSET FLAT:_Z3fooILi0EEvv
movsx rdi, edi
movq xmm0, rax
mov eax, OFFSET FLAT:_Z3fooILi2EEvv
movhps xmm0, QWORD PTR .LC0[rip]
movaps XMMWORD PTR [rsp-40], xmm0
movq xmm0, rax
movhps xmm0, QWORD PTR .LC1[rip]
movaps XMMWORD PTR [rsp-24], xmm0
jmp [QWORD PTR [rsp-40+rdi*8]]
.LC0:
.quad void foo<1>()
.LC1:
.quad void foo<3>()
我们唯一的改变是我们制作了表
静态
，但影响巨大：
bar（int）：
movsx rdi，edi
jmp[QWORD PTR bar（int）：：表[0+rdi*8]]
条形图（内部）：：表格：
.foo（）
.foo（）
.foo（）
.foo（）
总之，永远不要使查找表成为局部变量，即使它们是constexpr
。Clang实际上很好地优化了这样的查找表，但其他编译器没有 @AndrewLazarus，你不能从const
对象中丢弃const
，只能从指向X
的const X*
中丢弃。但这不是重点；关键是自动对象不能有静态地址。正如我所说的，constexpr
一旦编译完成就不再有意义了，因此没有什么可以丢弃的了（很可能什么都没有，因为对象甚至不能保证在运行时存在）。我感觉这个答案不仅令人难以置信地困惑，而且还令人困惑
bar(int):
mov eax, OFFSET FLAT:_Z3fooILi0EEvv
movsx rdi, edi
movq xmm0, rax
mov eax, OFFSET FLAT:_Z3fooILi2EEvv
movhps xmm0, QWORD PTR .LC0[rip]
movaps XMMWORD PTR [rsp-40], xmm0
movq xmm0, rax
movhps xmm0, QWORD PTR .LC1[rip]
movaps XMMWORD PTR [rsp-24], xmm0
jmp [QWORD PTR [rsp-40+rdi*8]]
.LC0:
.quad void foo<1>()
.LC1:
.quad void foo<3>()