局部变量的地址是constexpr吗？

Question

p在Bjarne Stroustrup的书“ C ++编程语言（第4版）”中。 267（第10.4.5节“地址常量表达式”）中，他使用了一个代码示例，其中将局部变量的地址设置为constexpr变量。我以为这看起来很奇怪，所以我尝试使用g ++ 7.3.0版运行示例，但无法获得相同的结果。这是他的逐字代码示例（尽管略有删节）：

extern char glob;

void f(char loc) {
    constexpr const char* p0 = &glob; // OK: &glob's is a constant
    constexpr const char* p2 = &loc;  // OK: &loc is constant in its scope
}

运行此命令时，我得到：

error: ‘(const char*)(& loc)’ is not a constant expression

我不知道g ++发生了什么吗？还是Bjarne的例子还有其他事情？

Answer 1

第2页的Bjarne Stroustrup的书“ C ++编程语言（第4版）”的较早版本。 267在OP的问题中列出了错误。当前的打印和电子副本已被“纠正”，但引入了另一个稍后描述的错误。现在，它引用以下代码：

constexpr const char* p1="asdf";

这可以，因为“ asdf”存储在固定的存储位置中。在较早的印刷版本中，这本书有误：

void f(char loc) {
    constexpr const char* p0 = &glob; // OK: &glob's is a constant
    constexpr const char* p2 = &loc;  // OK: &loc is constant in its scope
}

但是，loc不在固定的内存位置。它在堆栈上，根据调用时间的不同，位置会有所不同。

但是，当前的第4版印刷还有另一个错误。这是从10.5.4开始逐字记录的代码：

int main() {
    constexpr const char* p1 = "asdf";
    constexpr const char* p2 = p1;      // OK
    constexpr const char* p3 = p1+2;    // error:  the compiler does not know the value of p1
}

这是错误的。编译器/链接器确实知道p1的值，并且可以在链接时确定p1+2的值。编译就可以了。

Answer 2

我的“ C ++编程语言（第4版）”的硬拷贝中提供的第10.4.5节中的示例似乎不正确。因此，我得出的结论是，局部变量的地址不是constexpr。

该示例似乎已在某些pdf版本中进行了更新，如下所示：

Answer 3

此答案试图通过分析x86-64体系结构的示例来阐明为什么不能使用constexpr局部变量的地址。

考虑以下玩具函数print_addr()，该函数显示其局部变量local_var的地址，并进行n次递归调用：

void print_addr(int n) {
   int local_var{};
   std::cout << n << " " << &local_var << '\n';

   if (!n)
      return; // base case

   print_addr(n-1);  // recursive case
}

在我的x86-64系统上，对print_addr(2)的调用产生了以下输出：

2 0x7ffd89e2cd8c
1 0x7ffd89e2cd5c
0 0x7ffd89e2cd2c

如您所见，每次调用local_var时，print_addr()的对应地址都不同。您还可以看到函数调用越深，局部变量local_var的地址越低。这是因为在x86-64平台上，堆栈向下扩展（即从高地址到低地址）。

对于上面的输出，call stack在x86-64平台上如下所示：

                |     . . .     |
Highest address ----------------- <-- call to print_addr(2) 
                | print_addr(2) |    
                -----------------
                | print_addr(1) |
                -----------------
                | print_addr(0) | <-- base case, end of recursion
Lowest address  ----------------- Top of the stack

上面的每个矩形代表对print_addr()的每次调用的stack frame。每个调用的local_var位于其相应的堆栈帧中。由于每次对local_var的调用的print_addr()位于其自己的（不同的）堆栈帧中，因此local_var的地址是不同的。

总而言之，由于函数中的局部变量的地址对于该函数的每次调用可能都不相同（即，每个调用的堆栈帧可能位于内存中的不同位置），因此，变量无法在编译时确定，因此不能被限定为constexpr。

Answer 4

只需在指出错误的其他答案中添加一个内容，C ++标准仅允许将constexpr指针指向静态存储持续时间的对象，该指针要早于静态存储持续时间，即nullptr 。具体参见[expr.const/8] ＃8.2 ；

值得注意的是：

• 字符串文字具有静态存储期限：
• 基于声明extern变量的约束，它们固有地具有静态存储持续时间或线程本地存储持续时间。

因此，这是有效的：

#include <string>

extern char glob;
std::string boom = "Haha";

void f(char loc) {
    constexpr const char* p1 = &glob;
    constexpr std::string* p2 = nullptr;
    constexpr std::string* p3 = &boom;
}