C++17 详解 10

本文为 《C++17 in detail》 一书的中文渣中渣译文，不足之处还望指正。

3.4 constexpr lambda 表达式

lambda 表达式自 C++11 引入后，就成为了现代 C++ 必不可少的一部分。C++11 的另一个重要特性是“常量表达式”——主要通过 constexpr 声明。C++17 允许这两个元素共存——你可以在一个常量表达式上下文中调用 lambda 。

C++11/14 里，下边的代码不能通过编译：

auto SimpleLambda = [] (int n) { return n; };
static_assert(SimpleLambda(3) == 3, "");

以 -std=c++11 flag 在 GCC 下编译会报如下错误：

error: call to non-'constexpr' function 'main()::<lambda(int)>'
static_assert(SimpleLambda(3) == 3, "");

但是，换成 -std=c++17 代码就可以编译通过了！这是因为 C++17 里遵循标准 constexpr 函数规则的 lambda 表达式被隐式地声明为了 constexpr。

这句话什么意思呢？有什么限制呢？

摘自 Standard - 10.1.5 constexpr 指示符 [dcl.constexpr]

译注：完整版的 C++17 标准草案发布在这里——有 1622 页。

一个被定义为 constexpr 的函数应满足如下条件：

• 不能是虚函数（13.3）；
• 返回类型应是一个字面类型（译注：原文为 literal type，不是字面值的意思，标准里有明确的、复杂的定义。）；
• 每一个参数的类型均应是字面类型；
• 函数体应是 = delete 或 = default，或是一个不包含如下内容的复合语句：

  • 汇编实现，
  • goto 语句，
  • 标识符标签（译注：即同 goto 配合使用的 val:），
  • try 块，
  • 非字面类型的，或静态的，或线程存储周期（译注：即 thread_local）的，或未进行初始化的变量的定义。

译注：如我之前吐槽，C++ 的一大精通难点体现在，一个小小的特性关键字背后，是嵌套了 N 层的、晦涩的、没有任何表征的概念定义。constexpr 可见一斑。

实践角度讲，如果想要你的函数或 lambda 在编译期被执行，函数体内不应调用任何非 constexpr 代码。比如，不能动态分配内存。

lambda 也可以显式地声明为 constexpr：

auto SimpleLambda = [] (int n) constexpr { return n; };

如果你违反了 constexpr 函数规则，会触发编译错误。

auto FaultyLeakyLambda = [] (int n) constexpr {
    int *p = new int(10);
    
    return n + (*p);
};

new 操作符是非 constexpr 的所以上边代码不会编译通过。

constexpr lambda 在结合了即将到来的 C++20 的 constexpr 标准算法后将会是一个伟大特性。

扩展：本修改提案：P0170。

3.5 嵌套命名空间

命名空间允许把类型和函数分组到不同的逻辑单元。

比如，通常会把一个叫 XY 库里的类型和函数存储到一个叫 xy 的命名空间。如下所示，有一个 SuperCompressionLib 命名空间，它暴露了两个叫 Compress 和 Decompress 的函数：

namespace SuperCompressionLib {
    bool Compress();
    bool Decompress();
}

如果你有两层或更多嵌套的命名空间，事情就变得有趣了。

namespace MySuperCompany {
    namespace SecretProject {
        namespace SafetySystem {
            class SuperArmor {
                // ...
            };
            class SuperShield {
                // ...
            };
        } // SafetySystem
    } // SecretProject
} // MySuperCompany

C++17 里，嵌套命名空间可以以一种更紧凑的方式书写：

namespace MySuperCompany::SecretProject::SafetySystem {
    class SuperArmor {
        // ...
    };
    class SuperShield {
        // ...
    };
}

这种语法令人愉悦，对有 C# 或 Java 经验的开发者也更容易使用。

C++17 里，标准库的许多地方也以这种新的嵌套命名空间特性被“压缩了”：

比如 regex 库。

C++17 里它的定义如下：

namespace std::regex_constants {
    typedef T1 syntax_option_type;
    // ...
}

C++17 之前同样的代码被声明为：

namespace std {
    namespace regex_constants {
        typedef T1 syntax_option_type;
        // ...
    }
}

上边的嵌套声明出现在 C++ 规范，但每一个 STL 实现可能都会不同。

扩展：本修改提案：P4230。

3.6 编译器支持

略。