c++ - 在编译时评估 vector 的构建器模式(带有 `consteval` )

Question

我正在尝试创建一个遵循构建器模式并在编译时完全运行的类(使用 C++20 中的新 consteval 关键字)，但无论我尝试什么都行不通。例如，这将不起作用:

#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”。这让我相信我应该改为返回类的拷贝:

#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，我得到了同样的错误。我应该如何在 C++ 中使用恒定时间构建器模式？这似乎只发生在 vector 上s，我使用的是支持 C++20 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“ transient ”分配。这意味着在常量表达式计算期间，允许动态分配内存(C++20 起)，但前提是任何此类分配在常量表达式“结束”时被释放。

在您的代码中，表达式 MyClass().setData()必须是常量表达式，因为它是一个立即调用(这意味着调用一个consteval 函数，而不是发生在另一个consteval 函数或if consteval block 中的函数)。表达式 MyClass().setData().build()也必须是常量表达式。这意味着，虽然 MyClass().setData().build()正在评估，允许动态分配，但在 MyClass().setData() 末尾必须没有“幸存”分配也不在 MyClass().setData().build() 的末尾.

因为没有办法阻止 MyClass().setData() 的结果从实时分配开始，您只能在封闭的 consteval 中调用它函数或 if consteval堵塞。例如，以下将是有效的:

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

注意临时 MyClass对象(以及 std::vector<int> 子对象)将被销毁，因此所有动态分配将在 foo() 之前被清除。返回。

您想在最外层 consteval 之后保持 vector 功能完成？抱歉，您不能那样做——至少在当前版本的 C++ 中不能。您需要将其内容复制到 std::array 中或其他一些不使用动态分配的对象。