编译时初始化一个非常量变量答案

【问题标题】：Compile-time init a NON constant variable编译时初始化一个非常量变量
【发布时间】：2021-04-22 18:30:50
【问题描述】：

问题： 如何在编译时使用函数初始化非常量变量，同时仍然启用对所述函数的运行时调用？

详情：我使用的是C++20，我有以下代码：

template<typename T>
constexpr auto diag(auto&&.. vals) {...}
// ...
constexpr auto M = diag<double>(1,2,3);

A 预期，上面的代码编译，diag 在编译时执行，M 是常量。如果我将呼叫线路更改为

auto M = diag<double>(1,2,3);

代码再次编译，但这次是在运行时执行 diag，并且 M 不是常量。

我想结合以上两个：让 diag 在编译时执行，但保持 M 可变；基本上是在编译时用一些复杂的东西初始化一个非常量变量，比如 diag 的返回值。

方法：我把代码改成

template<typename T>
consteval auto diag(auto&&.. vals) {...}
// ...
auto M = diag<double>(1,2,3);

这一次，M 是非常量的，而 diag 是在编译时执行的，所以有效地达到了我的目标。我的问题是：consteval 必须在编译时执行，所以如果我想在运行时代码的其他地方使用 diag，我将不得不编写另一个函数。

这就引出了问题： 如何在编译时使用函数初始化非常量变量，同时仍然启用对所述函数的运行时调用？

注意： 在上面的示例代码中，diag 创建了一个具有给定条目的对角矩阵。我希望代码相当于

Matrix<double, 3, 3> M = { {1.0,0.0,0.0}, {0.0,2.0,0.0}, {0.0,0.0,3.0}};

这里，M 不是一个常数，而是从一个常数、编译时确定的对角矩阵分配的。

【问题讨论】：

从M 中删除constexpr 时，您如何确定该函数在运行时执行？这听起来很奇怪，因为分配给的变量不应该影响函数是否可以在编译时评估。 constexpr 函数可以两者兼得，所以它应该是你想要的。
由于你使用的是c++20，你见过新的constinit说明符吗？
@super 我使用了std::is_constant_evaluated。是的，我也觉得很奇怪。首先我认为这取决于我是否有 constexpr 构造函数，但它似乎没有做出改变。
如果您提供一个证明这一点的minimal reproducible example，这将使您的问题更容易回答。
@super 使用 constinit 我得到以下错误（gcc）：constinit’ can only be applied to a variable with static or thread storage duration（我在 mí 代码中有 constinit auto M = diag<double>(2, 3, 4);）。

【解决方案1】：

你可以使用中间的constexpr变量：

constexpr auto MInit = diag<double>(1,2,3);
auto M = MInit;

你可以用 lambda 包装它：

auto M = [](){ constexpr auto MInit = diag<double>(1,2,3); return MInit; }();

【讨论】：

这看起来是个好主意。虽然，它会和没有中间变量的代码一样快吗？
@adel 什么代码没有中间变量？
@Yakk-AdamNevraumont 我的意思是：添加中间变量会使代码运行速度变慢吗？
@adel 删除中间变量会使初始化在运行时发生，所以不会。如果您想将其与没有中间变量的特定实现进行比较，您将不得不说出是哪一个。因为没有证据表明“完全相同的代码在没有中间变量的情况下表现相同”，我认为这就是您暗示我们应该与之比较的内容。
@jarod42 为此，我可能会创建一个全局 constexpr，例如 is_same_v。使用现场的清洁剂。