在这个视频开始之前，我想问你一个问题，你是希望在编译时就把可能存在的BUG排查出来，还是在程序运行时发现问题再回头来改呢？

你可以花点时间去思考这个问题，

今天介绍的C++知识点，就是为了让你写出更健壮的代码

在C++中，constexpr、consteval、constinit 的使用总是让新手程序员摸不着头脑

今天这个视频就来给大家讲讲它们到底在什么时候使用、 能干什么、有什么限制

1. constexpr —— “我很宽容”的编译期函数

constexpr从C++11起就存在，它的中文名称叫常量表达式说明符，它可以用来修饰变量、函数、成员函数、lambda

咱们来看下边这段代码

constexpr int square(int x) {
    return x * x;
}

这是一个 constexpr 函数，它的含义是：“我有能力在编译期执行，如果你把常量表达式传给我，我就给你编译期常量结果；如果传的是运行期变量，我就当普通函数运行。”

简单说就是：编译器会把它当成“双重身份”函数， 如果是是常量表达式上下文 → 就会进行编译期求值
如果是普通上下文 → 就会生成普通机器码，进行运行期调用

int main() {
    // 比如在这里，传入常量，那么就是编译期计算，a的结果就是 25
    constexpr int a = square(5);

    int b = 10;
    // 而这一行就是运行期计算，因为b是一个运行期的变量
    // 虽然 square 是 constexpr 函数，但调用处不需要常量表达式
    // 所以编译器会选择“降级”为普通函数调用
    int c = square(b);

    // 我们可以看一下它的汇编代码，在汇编代码中可以看到它的函数调用
    mov edi, DWORD PTR [rbp-8] ; 把 b 的值取出来
    call square(int) ; 真正发生一次函数调用！
    mov DWORD PTR [rbp-12], eax ; 把返回值存到 c

    // 这个 d 是 constexpr 变量 → 它要求初始化必须是常量表达式
    // 但是，这里 square(b) 中的 b 是运行期变量，它的地址在栈上，值只有运行时才知道
    // 所以，即使 square 本身是 constexpr 函数，但参数不是常量表达式 → 整个调用就不是常量表达式，无法在编译期计算出 square(b) 的值
    // 所以这里编译时会报错
    constexpr int d = square(b); // 错误！b 不是编译期常量
}

因此，一句话总结，constexpr —— “我很宽容，你要编译期我尽量，运行期也行”

2. consteval —— “很傲娇”的立即函数（C++20）

consteval 是 C++20 新增的关键字，它还有一个名称叫做：immediate function，中文名称是强制编译期函数，或者叫立即函数说明符

看到这个中文名称，可能你也差不多明白它的作用了，咱们来看下边的示例代码

consteval int square_strict(int x) {
    return x * x;
}

int main() {
    // 这里传入常量表达式5给square_strict，我们看一下它的汇编代码
    // 可以看到它的汇编代码就是一行，将立即数十六进制的19h也就是十进制的25，直接写入变量 a 的内存位置中。
    // 004318D5 mov dword ptr [a],19h
    // 所以它根本不生成任何函数调用、不生成任何计算指令，而是直接在可执行文件的 .data 段里把变量 a 初始化为 25。
    // 这就是C++ 编译期求值最漂亮、最极致的实现——程序运行前，a 就已经是 25 了
    constexpr int a = square_strict(5); // OK

    // 我们接着看代码
    // x是一个运行时变量
    int x = 10;
    // 把x传给square_strict，这意味着 square_strict(x) 必须在运行期求值
    // 但 square_strict 是 consteval 函数，它禁止任何运行期调用，所以这里会编译出错
    int b = square_strict(x);           // 编译错误

    constexpr int c = square_strict(x); // 同样错误
}

一句话总结就是：consteval “我很傲娇，必须编译期，否则不见！”

3. constinit —— 彻底终结“静态初始化顺序灾难”（C++20）

constinit 是 C++20 中正式引入的关键字。它的中文名称是：常量初始化说明符

为了让你真正理解constinit，我先问你一个问题：C++ 的全局或静态对象在程序启动时的初始化分为哪三个阶段？

可能很多人不知道，没事，我告诉你

• 第一个阶段是：Zero initialization 零初始化，在程序加载到内存那一刻，它会把对象全部字节设为 0 → 如果是std::string类型，就会变成一个空字符串（使它成为一个合法对象！）
• 第二个阶段是：Constant initialization 静态初始化，它在程序启动前，在零初始化之后
• 第三个阶段是：Dynamic initialization 动态初始化，全局变量的动态初始化发生在程序启动阶段，不同单元的全局变量的初始化顺序完全未定义。正因为它的初始化顺序未定义，所以这是C++程序员将要面对的问题，现在请你记住它

下面我们先看几行代码，看一下在没有 constinit 之前，C++程序员到底有多惨

假设在我们的项目中有一个文件叫做a.cpp
在这个文件中有一个函数叫read_from_file，它用来从文件中读取配置信息并赋值给config变量

// file: a.cpp
std::string config = read_from_file(); // 我负责初始化 config

在我们的项目中还有一个文件叫做b.cpp
在这个文件中会使用config变量

// file: a.cpp
// file: b.cpp
extern std::string config;
const std::string prefix = config + "/logs"; // 我想用 config！

现在这个项目运行时，有可能发生什么事情呢？

当程序启动时，先初始化 b.cpp 的 prefix变量
但此时 config 还没构造，它仅仅进行了零初始化，（现在它还是一个空字符串）
所以 prefix 会变成 “/logs”（这明显不是我们想要的路径地址！）
因此我们的程序出现了BUG，这种BUG极其隐蔽，非常难查

那有人可能就要问了，平时我也这样写过，为什么我的程序运行正常呢？
你没出问题，不是因为代码安全，而是因为你“中了大奖” —— 你的编译器/链接器“恰好”把 config 的初始化排在了 prefix 前面！

实际上：Linux 内核、Chrome、MySQL、Boost、几乎所有大项目都曾经踩过这个坑

在没有constinit之前，C++程序员发明了一个叫做：Nifty Counter 技巧，它曾经是 Boost、ACE、Qt 等大厂框架的标配写法，堪称“上古神器”

现在有了 constinit，只需要写成这样，就彻底安全了！

constinit std::string config = read_from_file(); // ← 重点在这里！

之后，其他任何文件里随便用config，都绝对安全了

constinit彻底终结 C++ 程序员几十年来最头疼、最难调试、最隐蔽的 Bug
它第一次真正优雅、安全、零开销地解决了“全局对象初始化顺序”这个千年老大难问题。

怎么样，现在你明白了吗？