在哪里放置编译时常量数组？答案

【问题标题】：Where to put compile-time-constant arrays?在哪里放置编译时常量数组？
【发布时间】：2011-06-30 02:01:54
【问题描述】：

假设我有一个存储前 10 个素数的数组，如下所示：

const int primes[] = {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29};

只要我有 1 个 .cpp 文件，这一切都非常简单。但是，如果我有多个 .cpp 文件，我真的不知道将这个数组放在哪里。

一个明显的解决方案是：

// primes.h:
extern const int primes[10];

// primes.cpp:
extern const int primes[] = {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29};

但是，这样做的问题是素数数组不再是编译时间常数。假设 x.cpp 想要进行一些涉及素数 [k] 的繁重计算，其中 k 是编译时间常数，它必须进行实际的内存查找。我不喜欢那样。

那么我应该把这个数组放在哪里：

在二进制文件中只有一次（不是每个 .cpp 文件一次）
array[SOME_CONSTANT] 也是编译时常量

编辑

这个怎么样？

inline int prime(int i) {
    static const int primes[] = {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29};
    return primes[i];
}

PS：即使是上面的“明显解决方案”也花了我相当长的时间来写。显然 const 变量默认具有内部链接，所以我必须在 primes.cpp 文件中添加“extern”才能使其工作。

【问题讨论】：

在我看来，无论您做什么，数组成员实际上都不能用作编译时常量。为此，您可能需要更高级的元编程类型。
@UncleBens 我并不是真的想像“int a[b[5]];”那样使用它，其中 b[5] 确实必须是编译时常量，我只是想要编译器预先计算诸如 sin(sqrt(b[5]));. 之类的东西
只要您不需要sizeof (primes) 或指向整个数组的指针，您的新解决方案（我假设改编自我的一个建议）应该可以完美运行。你可以返回一个const int&，而不是让你得到一个指向数组的指针。
"所以我必须在 primes.cpp 文件中添加 "extern" 才能使其工作。" 你不是总是在 x.cpp 中包含 xh 吗？

标签： c++ lookup-tables compile-time-constant

【解决方案1】：

我认为这应该可行（现在在 Migi 的测试发现一个缺陷后更新）：

template <bool dummy>
struct primes_lut
{
    static const int values[];
};

template<bool dummy>
const int primes_lut<dummy>::values[] = { 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29 };

static auto& primes = primes_lut<true>::values;

(There is no problem in C++ that cannot be solved by use of more templates.)

另一种方法：

struct primes_lut { int values[10]; };
inline const primes_lut& primes_lut_provider(void)
{
    static const primes_lut values = { {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29} };
    return values;
}
static const int (&primes)[10] = primes_lut_provider().values;

最后，对于现代链接器来说，这些技巧都不需要实现常量折叠。

【讨论】：

显然，pre-C++0x 必须替换一个讨厌的类型名称，而不是使用auto。
@Migi：你的意思是像ideone.com/gZT5u？无论哪种方式都可以工作，通过在特化中定义数组，我可以防止使用其他实例来制作更多的数组副本。
@Migi：好的，那么你必须走inline 路线。我猜模板冗余定义的特殊规则只适用于函数而不是数据。
@Migi：我刚刚做到了。我认为不同之处在于，对于这个变体，数组定义上有一个模板修饰符，而另一个没有。
@Migi：ODR 违规是不需要诊断的错误之一......编译器和链接器无法帮助您找到并修复它。

【解决方案2】：

您可以在标题中使用枚举。枚举保证是编译时常量，并且（除非您使用 C++0X 枚举类）隐式转换为整数。

【讨论】：

这一切可能都是真的，但在语义上确实非常丑陋！
enum 非常适合定义符号常量的集合，但您能解释一下如何使用它来构建查找表吗？
你能否添加一个关于为什么枚举被保证是编译时常量的参考？
@David：“枚举器列表中的标识符被声明为常量，并且可以出现在需要常量的任何地方。”来自草案 n3225 的[dcl.enum] 部分。

【解决方案3】：

static const int primes[] = {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29};

在头文件中。这可能会导致更大的可执行文件（每个源文件都有自己的数组副本），但我认为同样的问题适用于当前接受的答案。

【讨论】：