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c++ - 使用 Lamba 函数初始化 constexpr

问题描述

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我正在编写一个用于培训的数学库。现在我正在研究 Matrix 类。我正在尝试创建一个identityMatrix()函数。这是一个模板化的函数，它构建并返回一个单位矩阵。现在我的代码是：

template<index_t N, typename Scalar = double>
constexpr inline static const Matrix<N, N, Scalar> identityMatrix() noexcept
{
    constexpr static Matrix<N, N, Scalar> id = []
    {
        Matrix<N, N, Scalar> m(0);
        for (index_t i = 0; i < N; i++)
        {
            m.at(i, i) = static_cast<Scalar>(1.0);
        }
        return m;
    }();
    return id;
}

我正在尝试使其仅在需要时才构建一次矩阵，以后对该函数的任何引用都会返回一个函数本地静态常量对象。由于初始化很复杂，我正在使用 lambda 并立即调用它。Matrix定义如下：

using index_t = uint32_t;
#define FOR(i, N) for(index_t i = 0; i < N; ++i)
#define FORiN(N) FOR(i, N)
template<index_t ROWS, index_t COLS = ROWS, typename Scalar = double>
struct Matrix 
{
    static constexpr auto BUFFER_SIZE = ROWS * COLS;
    Scalar buffer[BUFFER_SIZE];
    //...
    constexpr Matrix() noexcept = default;

    constexpr Matrix(const Scalar (&init_data)[BUFFER_SIZE]) noexcept
    {
        memcpy_s(buffer, BUFFER_SIZE * sizeof Scalar, &init_data , BUFFER_SIZE * sizeof Scalar);
    }
    constexpr Matrix(const std::initializer_list<std::initializer_list<Scalar>>& init_data) 
    {
        static_assert(init_data.size() == ROWS && init_data.begin()->size() == COLS);
        FOR(row_index, ROWS) 
        {
            Scalar* src_row = &init_data.begin()[row_index];
            Scalar* dst_row = &buffer[row_index * COLS];
            constexpr index_t row_size_bytes = COLS * sizeof Scalar;
            memcpy_s(dst_row, row_size_bytes, src_row, row_size_bytes);
        }
    }
    constexpr Matrix(Scalar homogenuos_value) noexcept
    {
        std::fill_n(buffer, BUFFER_SIZE, homogenuos_value);
    }
    constexpr Matrix(const Matrix& rhs) noexcept 
    {
        FOR(i, BUFFER_SIZE)
            buffer[i] = rhs.buffer[i];
    }
    inline constexpr static index_t indexOf(index_t col, index_t row) { return row * COLS + col; }

    inline constexpr Scalar& at(index_t row, index_t col) { return buffer[indexOf(row, col)]; }
    inline constexpr const Scalar& at(index_t row, index_t col) const { return buffer[indexOf(row, col)]; }
    //... more operators and stuff
};

问题

我为测试矩阵代码而编写的测试代码如下：

    constexpr auto id = identityMatrix<3>();
    constexpr auto manual_id = Matrix<3, 3>({ 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0 });
    static_assert(id == manual_id);
    print(id);

Visual Studio 给了我这个： 还有：

为什么

为什么这不起作用？我已经使所有 constexpr这在编译时都应该保持不变。编译器应该能够做到这一点。我错过了什么？我究竟做错了什么？

环境

我在用着

Microsoft Visual Studio Professional 2019 - 版本 16.4.2
平台工具集：Visual Studio 2019 (v142)
C++ 语言标准：预览 - 最新 C++ 工作草案中的功能 (std:c++latest)
今天日期：2020 年 6 月 9 日

标签： c++matrixinitializationconstexprcompile-time

解决方案

这是因为该函数memcpy_s不是 constexpr 函数。

当编译器解析模板化的 constexpr 函数时，它不会检查这些函数是否为 constexpr。相反，它在这些函数的实例化时检查 constexprness。如果这些实例不是 constexpr，则这不是错误。

这就是这里发生的事情，没有一个Matrix<3,3>构造函数是 constexpr 因为memcpy_s不是 constexpr。

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