摘要

Question

在 C ++ 1z 中声明内存效率全局常量的最佳方法是什么？ {{3> } ，所以在所有 internal linkage 中使用了一个副本？

尽管在许多地方已经提到过，但我们并没有任何单一的＆＃34;最好的方法＆＃34;问题和答案，所以在这里。以下是我找到相关问题的部分地方列表。

我正在寻找至少所有基本基本类型的解决方案，例如int，double，char，std::string。

编辑1： 通过最好的方式，我的意思是＆＃34;内存效率高＆＃34; 。我知道对于内部联系，每个翻译单元都会有多个副本，因此会占用内存。除此之外，如果我们能够实现快速的执行时间和编译时间，这将是伟大的，代码的美化（容易）并不重要。此外，我知道外部链接将增加获取时间，因为处理器可能会在运行时获得缓存未命中。但最新的C ++语言是否支持所有这些的最佳方法？或者可能建议支持每个案例？

注意：对于std::string全局常量，最佳方法是什么？是否可变性会对 constness 产生影响吗？

Answer 1

回到过去，我们在头文件中声明一个常量并在源文件中定义它：

// constants.h
extern const int size;

// constants.cpp
#include "constants.h"
const int size = 3;

// usage
std::cout << size << '\n';

但也许这太简单了;为什么不用10行模板和时髦的实例化语法来支持它呢？

Answer 2

摘要

在C ++ 17中，定义全局常量或全局变量的最简单方法通常是inline variable。只需在头文件中添加如下所示的行即可创建一个：

inline const std::string greeting = "Hello!";

如果全局常量为literal type，则更喜欢使用inline constexpr（inline是可选的，如果它是静态类成员）而不是inline const：

inline constexpr std::string_view greeting = "Hello!"sv;

这也适用于变量，但许多优点不再适用，因此您可能希望使用其他方法：

inline unsigned int score = 0;

详细

首先，此方法的两个主要 dis 优势是：

它在C ++ 17之前不起作用，因此如果您需要C ++ 14兼容性或更早版本，则需要执行其他操作。 template trick VTT suggests与旧标准兼容，并且应该具有与内联变量类似的语义，但如果您只需要C ++ 17支持，则不再需要它。
编译比extern variables慢一些，因为编译器需要合并多个定义，因为优化器可以使用更多信息。如果你可能改变定义而不是数据类型，那么“有些”部分会变成“明显”的部分;由于该值现在位于头文件中，这意味着重新编译包含头的所有内容，而不仅仅是重新链接。如果您可能需要更改数据类型，无论如何都需要重新编译。

如果这些对你来说都不重要，我认为这种方法胜过了用external linkage得到一个全局常量的其他方法，并且在最终的可执行文件中最多只有一个定义。

这样的内联变量只在一个文件中提到，因此很容易改变;这对于仅头文件库特别有用。这也意味着它在编译时可以使用它的值，因此优化器可以看到它并可能消除一些用法。

使用`constexpr`

在C ++ 17中，静态constexpr类成员自动inline，所以如果你的全局常量应该是类范围的一部分，你可以做类似的事情

constexpr int favorite_number = -3;

否则，您需要说constexpr inline，这应该仍然有用。这将具有上述语义，但也具有constexpr的通常优点，因此编译器将知道它可以尝试在编译时执行更多操作。例如：

#include <string_view>

using namespace std::literals;

inline constexpr std::string_view greeting = "Hello!"sv;

inline constexpr int scrabble_points[greeting.size()] = {4, 1, 1, 1, 1, 0};

int main() {
  int total = 0;
  for (int i : scrabble_points) {
    total += i;
  }
  return total;
}

可以使用constexpr，但不能只使用inline，因为constexpr知道greeting.size()是编译时常量，可以用作大小一个数组。通过优化，这个could compile to a just a single mov instruction and ret，不包括字符串或数组的任何副本，因为它是不必要的。

使用新的内联语义，main之前的所有内容都可能位于包含在多个位置的头文件中，并且最多只能有一个副本。

变量

同样的方法通过不使用const：

inline std::string player_name = "<subject name here>";

这是一个带有外部链接的全局变量。由于它是一个变量，我在Pete’s answer上提到的大多数优点都消失了，但有些（比如只在一个地方声明变量而不需要将任何额外的东西链接起来）仍然存在。但是，它们可能不值得花费额外的编译时间和缺乏C ++ 14兼容性。

¹对于const或constexpr变量，如果不需要，编译器/优化器可能会完全消除该变量。从理论上讲，可能决定将其复制到直接值或其他东西;在实践中，您可能不应该担心这一点，因为只有在有充分理由的情况下才会这样做，这应该使最终的可执行文件更小和/或更快。您可以使用-Os代替-O3来调整此内容。

²使用该常量的每个目标文件仍然有一个副本，但这些副本将在链接时合并。避免这种情况的唯一方法是使用extern变量。

³这个简化的示例即使没有inline也可以使用，或者数组只有const而不是constexpr，但这些对于更复杂的实际情况非常有用。

Answer 3

我建议使用模板包装器，它允许在头文件中定义任何类型的全局常量，并且只会在所有翻译单元中产生一个副本（不需要C ++ 1z）：

template<typename TDummy = void> class
t_GlobalValueHolder final
{
     public: using
     t_Value = const int; // can be anything

     public: static t_Value s_value;
};

template<typename TDummy>
typename t_GlobalValueHolder<TDummy>::t_Value
t_GlobalValueHolder<TDummy>::s_value{42};

// usage
::std::cout << t_GlobalValueHolder<>::s_value;

注意：通常，s_value的访问权限应仅限于类/方法的子集，方法是保护值并从t_GlobalValueHolder派生用户类，或者仅将所有相关项列为朋友t_GlobalValueHolder。适当的访问控制是这种方法相对于“extern const”的另一个好处，除了不需要有一个包含值定义的翻译单元。

用C ++ 1z定义全局常量？

3 个答案:

摘要

详细

使用`constexpr`

变量

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