C++：将constexpr初始化为constexpr/非constexpr变量

Question

我正在阅读NicolaiM.Josuttis的"C++ 17 --完整指南“一书，无法理解下面的例子

auto squared1 = [](auto val) constexpr { // example 1. compile-time lambda calls
  return val * val;
};

以及对它的陈述

如果(仅) lambda是constexpr，它可以在编译时使用，但是squared1可能在运行时被初始化，这意味着如果静态初始化顺序重要(例如，导致静态初始化顺序失败)，可能会出现一些问题。

作者建议考虑以下解决方案

constexpr auto squared = [](auto val) constexpr {
  return val * val;
};

这意味着它可以在某种程度上避免以前的问题。

我不理解关于初始化顺序的第一个示例的问题，因此无法理解作者的解决方案如何改进它。请你解释一下，并举例说明第一个例子的缺点。

Answer 1

语句auto square1 =初始化全局变量，甚至不初始化常量。这是一个运行时变量，您可以对其进行变异、分配，并可能进行其他操作。

您可以很好地初始化这样的变量：

auto returnMeALambda() {
    int capture = rand() % 2;

    return [capture](auto val) {
        return val * val + capture;
    }
}

auto square1 = returnMeALambda();

正如您所看到的，returnMeALambda的代码严格地是运行时的，因此在运行时强制初始化square1。

这些变量没有一个在编译时可用的值。编译器很可能会在运行时初始化它，即使不是被迫的。这在运行时是有代价的，对于静态初始化顺序失败，您可以在它被初始化之前在技术上使用lambda，甚至可以在初始化之前使用另一个全局的：

extern int baseval;

auto returnMeALambda() {
    int capture = baseval + rand() % 2;

    return [capture](auto val) {
        return val * val + capture;
    }
}

auto square1 = returnMeALambda();

int baseval = square1(2);

这段代码将始终是未定义的行为，因为它总是使用未初始化的变量，无论初始化顺序如何。

作者提出的解决方案是将变量初始化为constexpr。在这种情况下，这样做有三件事：

• 使变量const。您不能在运行时更改它的值。
• 现在授权不断初始化。square1的值在可执行二进制代码中编码。
• 使变量值在编译时可用。您现在可以在constexpr上下文中使用该变量。

第二点是作者所寻求的作为解决方案的属性。该变量保证不会在运行时被初始化，因为该值在编译时可用，并保证编译器的持续初始化。

请注意，在C++20中，您可以自己应用第二个点，而不必强制使用constinit将值设为const。

constinit int value = 9;

现在编译器被迫使用常量初始化来初始化值，但在运行时变量也是可变的。这有效地解决了初始化顺序的失败，因为您可以常量地初始化变量。