C++：類/結構體是否在編譯時初始化？

Question

比方說，我寫了一個類Foo與構造函數Foo(int)。 我有這段代碼：

Foo a(i), b = a + Foo(2); 

如果我調用的代碼構造以恆定的，例如Foo(2)，編譯器是否運行一次並將結果存儲爲運行時，還是在運行時執行？無論結構/類是否僅包含POD數據類型，它是一樣的嗎？

假設它在運行時執行（我認爲是這種情況），有沒有辦法使它在編譯時運行，或者具有與運行時相同的效果？

編輯：恐怕我沒有說清楚。我指的是代碼的Foo(2)部分，它是完全不可變的。另外，我無法使用C++ 11（我正在使用GCC 4.1並且無法升級），所以constexpr雖然有效，但不適合我。

Answer 1

Foo a(i), b = a + Foo(2); 

此初始化發生在運行時，而不是在編譯時。

編譯時初始化僅適用於內置類型，如果它們的初始化程序可以在編譯時計算，或者它們被聲明爲全局變量，或者作爲static。在後兩種情況下，它們在編譯時是零初始化的。我已經在這裏詳細解釋這一點：

• What is dynamic initialization of object in c++?

Answer 2

這發生在運行時。如果你希望它在編譯時發生，那麼你需要對這個值進行硬編碼。

Answer 3

已編譯的代碼可能在執行過程中的不同位置被調用。一旦代碼被編譯，Foo（2）的值可能是不可變的。

Answer 4

很可能有你的a使用constant initialization，這是靜態初始化，但要做到這一點：

1. i大部分是常量表達式
2. Foo::Foo(int)必須constexpr
3. 任何/所有其他Foo:Foo(int)使用的函數/計數器也必須是constexpr。

同樣將是非常多的情況下，你b - Foo(2)必須是constexpr，並Foo::operator+(Foo const &)或Foo operator+(Foo const &, Foo const &)（無論你有）將不得不constexpr。

常量表達式的定義在C++ 11標準的§5.19中，以防您想要更詳細地調查。我的猜測是，如果Foo非常簡單，那麼可能是a，但我對b的確信度低很多。

Answer 5

假設我用一個構造函數Foo（int）編寫了一個Foo類。我有這段代碼：

Foo a(i), b = a + Foo(2); 

如果我調用的代碼構造以恆定的，沒有編譯器運行一次，並存儲運行時的結果，或者是它在運行 - 執行時間？

有兩個層面的：

• 是有可能和法律w.r.t.標準的完善優化器 - 實現家居專家的人可能具有無限的努力和天才做的 - 要做到這一點，在編譯時， 和
• 是必需的編譯時行爲/由標準保證。

是i編譯時間常量？如果不是，並且傳遞給Foo::Foo(i)的i的值影響其行爲（無論是影響數據成員值還是像記錄日誌這樣的副作用），那麼顯然在編譯時構建Foo（i）本質上是不可能的。如果i是恆定的，那麼它可能仍然是不可能的 - 例如構造函數實現可能具有基於當前時間的行爲，或需要查閱其他一些運行時數據。這些問題也可能會阻止在編譯時進行評估。

i如果是恆定的，並且Foo的構造不依賴於其它只運行時間數據，那麼它是可能優化。但是，您的代碼中沒有任何內容需要C++標準甚至嘗試進行任何優化，更不用說能夠優化這一點了。在Foo上調用的+運算符也是如此......優化可能是合法的，但肯定不是必需的。

實際上，我希望大多數當前的主流編譯器優化編譯時常量i的Foo(i)的簡單情況，但要解決這個問題。如果你真的想知道，嘗試它在各種優化級別的編譯器....

假設它在運行時執行（我相信是這種情況），有沒有辦法使它在編譯時運行，還是具有與運行時相同的效果？

是......你可能會得到一些milage出constexpr，這與推出的關鍵字C++ 11，告訴它需要在編譯時（解決某些價值觀的編譯器，如果你constexpr變量/值即編譯器不需要在編譯時支持它將報告錯誤）。其次，通常可以使用模板來表達編譯時間操作。爲了讓自己開始朝這個方向發展，您可能需要搜索「C++模板階乘編譯時間」或類似的內容，以瞭解如何編碼基本計算。

Answer 6

適用「假設」規則，即規則說明編譯器可以做任何它喜歡的事情，只要程序的可觀察行爲與標準中描述的行爲相同即可。

如果：

• 的Foo構造是在TU可見，
• 所以是析構函數~Foo，
• 他們都不具有任何副作用，
• 其結果穿上」 t取決於需要在運行時解決的任何事情（比如時間，或者一些非const對象的值，我們知道的所有對象都可能在代碼執行時被修改過），
• operator+是可見的，並且不會做任何事情來讓RHS的地址「轉義」爲未知代碼，或者將其地址用於可觀察行爲（例如打印出來），或者做任何其他需要對象在那裏，

然後足夠聰明的優化器可以消除Foo(2)暫時完全，何operator+使用RHS的數據成員，只是用它知道這些成員將擁有的任何值。

或者，作爲較小的優化，它可以將值放入程序的數據部分的Foo實例的佈局中，並將其作爲Foo(2)使用。我想這就是你通過存儲運行時結果的意思。

這樣的優化實際上是否完全是特定於實現的，並且取決於您使用的編譯器以及哪些標誌。反彙編代碼，看看真的發生了什麼。

可以確保Foo(2)在C++ 03只計算一次，如果你這樣做：是（根據標準），在運行時計算

static Foo foo2(2); 
Foo a(i), b = a + foo2; 

foo2，第一時間代碼執行。同樣，編譯器可以在編譯時調用「as-if」規則來完成部分或全部計算，但這也不是必需的。