C++：类/结构体是否在编译时初始化？

Question

比方说，我写了一个类Foo与构造函数Foo(int)。 我有这段代码：

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

如果我调用的代码构造以恒定的，例如Foo(2)，编译器是否运行一次并将结果存储为运行时，还是在运行时执行？无论结构/类是否仅包含POD数据类型，它是一样的吗？

假设它在运行时执行（我认为是这种情况），有没有办法使它在编译时运行，或者具有与运行时相同的效果？

编辑：恐怕我没有说清楚。我指的是代码的Foo(2)部分，它是完全不可变的。另外，我无法使用C++ 11（我正在使用GCC 4.1并且无法升级），所以constexpr虽然有效，但不适合我。

Answer 1

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

此初始化发生在运行时，而不是在编译时。

编译时初始化仅适用于内置类型，如果它们的初始化程序可以在编译时计算，或者它们被声明为全局变量，或者作为static。在后两种情况下，它们在编译时是零初始化的。我已经在这里详细解释这一点：

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

Answer 2

这发生在运行时。如果你希望它在编译时发生，那么你需要对这个值进行硬编码。

Answer 3

已编译的代码可能在执行过程中的不同位置被调用。一旦代码被编译，Foo（2）的值可能是不可变的。

Answer 4

很可能有你的a使用constant initialization，这是静态初始化，但要做到这一点：

1. i大部分是常量表达式
2. Foo::Foo(int)必须constexpr
3. 任何/所有其他Foo:Foo(int)使用的函数/计数器也必须是constexpr。

同样将是非常多的情况下，你b - Foo(2)必须是constexpr，并Foo::operator+(Foo const &)或Foo operator+(Foo const &, Foo const &)（无论你有）将不得不constexpr。

常量表达式的定义在C++ 11标准的§5.19中，以防您想要更详细地调查。我的猜测是，如果Foo非常简单，那么可能是a，但我对b的确信度低很多。

Answer 5

假设我用一个构造函数Foo（int）编写了一个Foo类。我有这段代码：

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

如果我调用的代码构造以恒定的，没有编译器运行一次，并存储运行时的结果，或者是它在运行 - 执行时间？

有两个层面的：

• 是有可能和法律w.r.t.标准的完善优化器 - 实现家居专家的人可能具有无限的努力和天才做的 - 要做到这一点，在编译时， 和
• 是必需的编译时行为/由标准保证。

是i编译时间常量？如果不是，并且传递给Foo::Foo(i)的i的值影响其行为（无论是影响数据成员值还是像记录日志这样的副作用），那么显然在编译时构建Foo（i）本质上是不可能的。如果i是恒定的，那么它可能仍然是不可能的 - 例如构造函数实现可能具有基于当前时间的行为，或需要查阅其他一些运行时数据。这些问题也可能会阻止在编译时进行评估。

i如果是恒定的，并且Foo的构造不依赖于其它只运行时间数据，那么它是可能优化。但是，您的代码中没有任何内容需要C++标准甚至尝试进行任何优化，更不用说能够优化这一点了。在Foo上调用的+运算符也是如此......优化可能是合法的，但肯定不是必需的。

实际上，我希望大多数当前的主流编译器优化编译时常量i的Foo(i)的简单情况，但要解决这个问题。如果你真的想知道，尝试它在各种优化级别的编译器....

假设它在运行时执行（我相信是这种情况），有没有办法使它在编译时运行，还是具有与运行时相同的效果？

是......你可能会得到一些milage出constexpr，这与推出的关键字C++ 11，告诉它需要在编译时（解决某些价值观的编译器，如果你constexpr变量/值即编译器不需要在编译时支持它将报告错误）。其次，通常可以使用模板来表达编译时间操作。为了让自己开始朝这个方向发展，您可能需要搜索“C++模板阶乘编译时间”或类似的内容，以了解如何编码基本计算。

Answer 6

适用“假设”规则，即规则说明编译器可以做任何它喜欢的事情，只要程序的可观察行为与标准中描述的行为相同即可。

如果：

• 的Foo构造是在TU可见，
• 所以是析构函数~Foo，
• 他们都不具有任何副作用，
• 其结果穿上” t取决于需要在运行时解决的任何事情（比如时间，或者一些非const对象的值，我们知道的所有对象都可能在代码执行时被修改过），
• operator+是可见的，并且不会做任何事情来让RHS的地址“转义”为未知代码，或者将其地址用于可观察行为（例如打印出来），或者做任何其他需要对象在那里，

然后足够聪明的优化器可以消除Foo(2)暂时完全，何operator+使用RHS的数据成员，只是用它知道这些成员将拥有的任何值。

或者，作为较小的优化，它可以将值放入程序的数据部分的Foo实例的布局中，并将其作为Foo(2)使用。我想这就是你通过存储运行时结果的意思。

这样的优化实际上是否完全是特定于实现的，并且取决于您使用的编译器以及哪些标志。反汇编代码，看看真的发生了什么。

可以确保Foo(2)在C++ 03只计算一次，如果你这样做：是（根据标准），在运行时计算

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

foo2，第一时间代码执行。同样，编译器可以在编译时调用“as-if”规则来完成部分或全部计算，但这也不是必需的。