为什么`auto` 不采用其初始化表达式的constexpr'ness？

Question

为什么用auto关键字定义变量不带有constexpr用于初始化它的表达式的“性质”？

---

例如，请考虑以下代码：

#include <string_view>

constexpr std::string_view f() { return "hello"; }

static constexpr std::string_view g() {
    constexpr auto x = f(); // (*)
    return x.substr(1, 3);
}

int foo() { return g().length(); }

使用 GCC 10.2 和--std=c++20 -fsanitize=undefined -O3，编译为：

foo():
        mov     eax, 3
        ret

但是，如果我们删除 (*) 行上的 constexpr，我们将得到一个 27 行的程序，其中包含一堆指针、一个长字符串常量等。

笔记：

• 我将此问题标记为 C++20，但我没有理由相信这种行为与 C++11 不同。
• 这个问题与示例无关，而是关于autowrt constexprness的一般行为。该示例只是表明 GCC 不会将 x 视为constexpr我们没有明确告诉它。

Answer 1

auto旨在启用类型推导，而不是替代“您在此处输入的所有有用内容”。constexpr不是表达式的类型的部件，并因此被忽略auto（相对于const和volatile，这是一个表达式的类型的一部分，并且推导出）。

但是，如果我们删除 (*) 行上的 constexpr，我们将得到一个 27 行的程序，其中包含一堆指针、一个长字符串常量等。

这是您的编译器的选择。它拥有使该代码消失所需的 100% 信息。事实上，它不是 C++ 标准所关心的。

这是一个“实施质量”问题，而不是标准化问题。如果一个实现在编译时没有按照你的意愿运行尽可能多的代码，你可以向他们抱怨。

请记住：constexpr本身并不意味着运行时优化。它的目的是让你写出你无法写的东西。喜欢std::get<g()>(some_tuple)什么的。该代码必须在编译时运行，因为它在模板参数中使用。

我不是在问某种深度推论，只是问函数明确为 constexpr 的情况。

让我们暂时忘记它auto是用于类型推导而constexpr不是类型系统的一部分。让我们转而关注 if无论如何auto应该推断出constexpr的结果。所以，你要什么是auto对唯一的演绎constexpr，如果<expr>是专门被指定的功能constexpr。

那么让我们看一些代码：

auto x = constexpr_func();
auto y = constexpr_func() + 5;
auto z = constexpr_func() + constexpr_func();
auto w = constexpr_func_2() + constexpr_func_2();

这些变量中的哪些是constexpr？如果你想要的是我们所拥有的，那么x将会是constexpr，但y不会。我个人会觉得这既令人惊讶又令人讨厌。

更糟糕的是，如果我们假设constexpr_func()返回一个int，那么z也不是constexpr。但是，如果constexpr_func_2()回报率，有一个用户定义的文本类型constexpr operator+，然后w 会 constexpr。

这一切是不是很奇怪？所以我高度怀疑这不是你真正想要的。

您真正想要的是auto x = <expr>;推断constexpr是否constexpr auto x = <expr>;有效。

但实际上，这又回到了原点。如果你创建了一个变量constexpr，那应该意味着你希望它在constexpr某个过程需要存在的地方使用。鉴于这一事实，推导constexpr毫无意义，因为您应该需要它constexpr以免出现编译错误。