为什么不能将析构函数标记为 constexpr？

Question

在 C++ 中，您可以将许多东西声明为 constexpr：变量、函数（包括成员函数和运算符）、构造函数，并且从 C++1z 开始，还可以声明 if statements 和 lambda expressions。但是，声明 destructor constexpr 会导致错误：

struct X {
    constexpr ~X() = default; // error: a destructor cannot be 'constexpr'
};

我的问题：

1. 为什么不能将析构函数标记为constexpr？
2. 如果我不提供析构函数，是隐式生成的析构函数constexpr？
3. 如果我声明了一个默认析构函数 (~X() = default;)，它会自动constexpr吗？

Answer 1

根据 draft basic.types#10 可能具有以下所有属性的 cv 限定类类型：

具有以下所有属性的可能是 cv 限定的类类型：

(10.5.1) - 它有一个简单的析构函数，

(10.5.2) - 它要么是闭包类型、聚合类型，要么具有 至少一个 constexpr 构造函数或构造函数模板（可能 继承自基类）不是复制或移动构造函数，

(10.5.3) - 如果是联合，至少有一个非静态数据 成员是非易失性文字类型

(10.5.4) - 如果不是 一个联合，它的所有非静态数据成员和基类都属于 非易失性文字类型。

问题一：为什么不能将析构函数标记为 constexpr？

因为只有平凡的析构函数才有资格使用 constexpr 以下是draft的相关部分

如果析构函数不是用户提供的并且满足以下条件，则它是微不足道的：

(5.4) — 析构函数不是虚拟的，

(5.5) — 其类的所有直接基类都具有平凡 析构函数，以及

(5.6) — 对于其类的所有非静态数据成员 类类型（或其数组），每个这样的类都有一个微不足道的 析构函数。

否则，析构函数是不平凡的。

问题2：如果我不提供析构函数，隐式生成的析构函数是constexpr吗？

是的，因为隐式生成的析构函数是普通类型，所以符合constexpr的条件

问题3：如果我声明了一个默认析构函数（~X() = default;），它会自动constexpr吗？

事实上，这个析构函数是用户声明和隐式生成的，因此它符合 constexpr 的条件。

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我找不到任何直接引用，只有微不足道的 destructors 符合 constexpr 但如果析构函数不是微不足道的，那么可以肯定类类型不是 cv-qualified. 所以它有点隐含因为您不能为 cv-qualified 类定义 destructor。

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C++20 更新

自 C++20 起，用户定义的析构函数在某些条件下也可以是 constexpr。

dcl.constexpr/3:

constexpr 函数的定义应满足以下条件 要求：

• 其返回类型（如果有）应为文字类型；
• 它的每个参数类型都应该是文字类型；
• 它不能是协程（[dcl.fct.def.coroutine]）；
• 如果函数是构造函数或析构函数，其类不应有任何 虚拟基类；
• 其函数体不应包含 ([stmt.pre])
  • goto 语句，
  • 一个标识符标签（[stmt.label]），
  • 非文字类型或静态或线程变量的定义 存储期限。

Answer 2

如果您要查找的是限制背后的原因，请查看 this paper，它明确指出 限制是人为的 - 析构函数没有阻止它们的内在属性在 constexpr 上下文中工作，并且确实编译器实现者同意在 constexpr 上下文中支持它们将是微不足道的实现。

我猜 C++ 标准委员会最初将限制放在 C++11 中是因为他们当时不想处理析构函数，而且完全排除它们更容易。

Answer 3

自 C++20 起，构造函数可以标记为constexpr；我不知道它是否特别指出“析构函数可能是constexpr”，但draft standard 在第 9.2.5 节第 5 段中包含以下文本：

函数体不是= delete的constexpr析构函数的定义还应满足 以下要求：

• 对于类类型或其（可能是多维的）数组的每个子对象，该类类型应 有一个 constexpr 析构函数。

这现在也有一个有用的功能，因为 C++20 还允许 new 和 delete 在 constexpr 上下文中，允许像 vector 和 string 这样的东西在编译时工作而没有 hack（虽然我相信 C++20 实际上并没有包含对标准库的更改以允许这样做，可以实现具有与 vector 相同的 API 和行为的东西，在编译时完全可以工作）。

Answer 4

为什么不能将析构函数标记为 constexpr？

C++11 标准专门针对构造函数和非静态成员函数使用constexpr。它没有具体说明析构函数。可以假设析构函数被视为非静态成员函数。

constexpr 只能用于const 成员函数。由于析构函数不能是const 成员函数，所以它不能被限定为constexpr 成员函数。

如果我不提供析构函数，是隐式生成的析构函数constexpr。

自从使用

constexpr ~X() = default;

是一个错误，编译器生成的析构函数不是constexpr 函数对我来说很有意义。我在标准中找不到任何东西来证明我的说法。我猜。

如果我声明一个默认的析构函数 (~X() = default;)，它会自动constexpr

我认为不会。再一次，我在标准中找不到任何东西来证明我的说法。我猜。

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FWIW，g++ 编译构建以下程序就好了。

struct X {
   constexpr X(int i) : i_(i) {}
   ~X() = default;
   int i_;
};

int main()
{
   const X x(10);
}

Answer 5

析构函数不能是constexpr，因为constexpr 函数不能有副作用，而根据定义，析构函数只能通过副作用发挥作用。简而言之，使用constexpr 的析构函数是没有用的。

一个对象不能是constexpr，如果它的析构函数是非平凡的。一个默认的，如果微不足道，将被视为constexpr

Live

来自[class.dtor]

析构函数声明（如果有）的 decl-specifier-seq 的每个 decl-specifier 应为 friend、inline 或 virtual。

缺少它，constexpr。所以你可以把它当作：因为标准是这样说的^TM

Answer 6

Reference 说：

constexpr 析构函数

在大多数情况下，为了在常量中创建 T 类型的对象 表达式，T 的破坏一定是微不足道的。然而，不平凡 析构函数是现代 C++ 的重要组成部分，部分原因是 RAII 成语的广泛使用，也适用于 constexpr 评估。可以支持非平凡的析构函数 常量表达式，如下：

• 允许将析构函数标记为 constexpr
• 如果默认析构函数只调用 constexpr 析构函数，则将它们设为 constexpr
• 对于 constexpr 变量，要求对析构函数求值是一个常量表达式（除了被销毁的对象可能是 在自己的析构函数中修改

但是，对于此类功能，尚无引人注目的用例，并且 将有一个不平凡的实施成本，以确保 析构函数在正确的时间运行。