具有在编译时评估的向量的构建器模式（使用“consteval”）

Question

我试图创建一个遵循构建器模式并且在编译时完全运行的类（使用constevalC++20 中的 new 关键字），但无论我尝试什么都不起作用。例如，这是行不通的：

#include <vector>

class MyClass
{
private:
    std::vector<int> data;

public:
    consteval MyClass& setData()
    {
        this->data = {20};
        return *this;
    }

    consteval std::vector<int> build()
    {
        return data;
    }
};


int main()
{
    std::vector<int> data = MyClass().setData().build();
}

这给出了错误“<anonymous>不是常量表达式”。这让我相信我应该返回该类的副本：

#include <vector>

class MyClass
{
private:
    std::vector<int> data;

public:
    consteval MyClass setData()
    {
        // https://herbsutter.com/2013/04/05/complex-initialization-for-a-const-variable/
        return [&]{
            MyClass newClass;
            newClass.data = {20};
            return newClass;
        }();
    }

    consteval std::vector<int> build()
    {
        return data;
    }
};


int main()
{
    std::vector<int> data = MyClass().setData().build();
}

然而，我遇到了同样的错误。我应该如何在 C++ 中使用常量时间构建器模式？看来这只发生在vectors 上，而我使用的是支持 C++20 s 的版本constexpr vector。

Answer 1

您的代码无法编译，因为当前的 C++ 只允许在常量表达式中进行“瞬态”分配。这意味着在常量表达式求值期间，允许动态分配内存（自 C++20 起），但前提是任何此类分配在常量表达式“结束”时都已释放。

在代码中，表达式MyClass().setData()必须是常量表达式，因为它是立即调用（这意味着对函数的调用consteval，而不是在另一个consteval函数或if consteval块内发生的调用）。该表达式MyClass().setData().build()还必须是常量表达式。这意味着，在MyClass().setData().build()评估时，允许动态分配，但在 结束时MyClass().setData()和 结束时都不能有“幸存”分配MyClass().setData().build()。

由于无法阻止MyClass().setData()实时分配的结果，因此您只能在封闭consteval函数或if consteval块内调用它。例如，以下内容将是有效的：

consteval int foo() {
    return MyClass().setData().build()[0];
}

请注意，临时MyClass对象（以及std::vector<int>子对象）将被销毁，因此所有动态分配都将在返回之前被清理foo()。

您想在最外面的函数完成后保留向量consteval吗？抱歉，您不能这样做——至少在当前版本的 C++ 中不能。您需要将其内容复制到std::array不使用动态分配的对象或其他类型的对象中。