std::initializer_list::size() 与 std::array::size() 的constexpr-ness

Question

std::initializer_list和std::array的size()成员函数具有相同的签名：

constexpr size_type size() const noexcept;

都是constexpr。但是，std::array::size() 可以在 constexpr 上下文中使用，但 std::initializer_list::size() 不能：

std::initializer_list<int> il{1, 2, 3, 4};
constexpr std::size_t il_size = il.size();       // (1) - fails with GCC and Clang (*)

std::array<int, 4> arr{1, 2, 3, 4};
constexpr std::size_t arr_size = arr.size();     // (2) - OK

(*) 错误是：

in 'constexpr' expansion of 'il.std::initializer_list<int>::size()'
error: the value of 'il' is not usable in a constant expression

，（1）失败而（2）成功的事实是完全合理的，因为 class 模板的 constexpr 成员函数可能无法满足 constexpr 要求。

我有两个相关问题：

为什么 std::initializer_list 没有以 (1) 编译的方式实现？标准中是否有阻止此类实施的内容？
鉴于(1)失败，将std::initializer_list::size()标记为constexpr的目的是什么？唯一的用例似乎是这个：
```
constexpr std::initializer_list<int> il{1, 2, 3, 4};   // note constexpr
constexpr std::size_t il_size = il.size();
```

Answer 1

并不是说std::initializer_list::size不能用在常量表达式中。例如下面的可能（见脚注）should compile：

#include <initializer_list>
int main() {
    constexpr int x = (std::initializer_list<int>{1, 2, 3, 4}).size();
    static_assert(x == 4);
}

但是，按照您的调用方式，可能发生的情况是 size 方法必须对 std::initializer_list 对象的成员执行左值到右值的转换，这违反了常量表达式的约束 (C++17 [expr.const]/(2.7)).

在我的示例中，相应的左值到右值转换发生在“引用生命周期开始于 e; 的评估”，这使得它被允许 (C++17 [expr.const]/(2.7.4)).

在std::array示例中，可能没有左值到右值的转换，因为返回了模板参数。

脚注：参见 LWG 2833。

Answer 2

Why isn't std::initializer_list implemented in a way such that (1) compiles? Is there something in the standard that prevents such an implementation?

是的，这是不可能的。 initializer_list 可以有任何大小，你不能在恒定的评估时间内获得任意运行时间 initializer_list 的大小。这与 std::array 完全不同，其中给定的 std::array<T, N> 的大小为 N。一个的大小是可变的，另一个是固定的。

这与任何其他变量并没有什么不同：

struct X { int i; };

X x{42};
constexpr X cx{17};

constexpr int i = x.i;   // error
constexpr int ci = cx.i; // ok

Given that (1) fails, what is the purpose of marking std::initializer_list::size() as constexpr? The only use case seems to be this one

这不是唯一的用例，远非如此。 constexpr 成员函数不仅允许您在 constexpr 对象上调用它们。它们通常允许您在持续评估时间内任何地方调用它们。

也就是说，在任何类型的常量计算过程中，如果您创建一个 initializer_list，您就可以使用它的大小。一个愚蠢的最小例子可能是：

constexpr size_t four() {
    std::initializer_list<int> lst = {1, 2, 3, 4};
    return lst.size();
}

static_assert(four() == 4);

请注意，lst 本身不是 constexpr 对象，它只是在不断评估调用 four() 的过程中创建的一些短暂的东西。但我们仍然需要 size() 为 constexpr - 调用任何非 constexpr 函数都是禁忌。

从这里您可以将它向外扩展到任何您可能想要运行的任意代码，这些代码在不断评估期间的某个时刻想要确定 std::initializer_list 的大小。

std::initializer_list::size() 与 std::array::size() 的constexpr-ness

constexpr-ness of std::initializer_list::size() vs std::array::size()

c++

initializer-list

constexpr

c++17