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主题

6.7.2 存储类说明符 ​

TIP

这一节不只关心“对象放哪儿”。auto、extern、static、thread_local、typedef、constexpr 在这里分别影响存储期、链接、类型别名和值是否固定。

可用说明符 ​

  1. 存储类说明符包括：
    • auto
    • constexpr
    • extern
    • register
    • static
    • thread_local
    • typedef

约束 ​

  1. 一般来说，一条声明里最多只能出现一个存储类说明符。

  2. 但标准给出了三个例外：

    • thread_local 可以和 static 或 extern 一起出现；
    • auto 可以和除 typedef 之外的其他存储类说明符一起出现；
    • constexpr 可以和 auto、register、static 一起出现。

  3. 对块作用域对象，如果声明里出现了 thread_local，还必须同时出现 static 或 extern。

  4. 只要某个对象的任一声明出现了 thread_local，这个对象的所有声明都必须带 thread_local。

  5. thread_local 不能用于函数声明。

  6. auto 只有在下面两种情形才有意义：

    • 声明文件作用域标识符时，表示该类型可能从初始化器推导；
    • 或与其他存储类说明符联用，用于类型推导。

  7. constexpr 对对象有额外严格限制。被这样声明的对象，或者其任意成员递归展开后，都不能是以下类型：

    • 原子类型；
    • 变长修改类型；
    • volatile 限定类型；
    • restrict 限定类型。

  8. constexpr 对象必须是定义，并且必须带初始化器。

  9. constexpr 初始化器中的值必须精确可表示到目标类型中；不能靠隐式截断、改变量子指数、改变符号语义去“凑出来”。

constexpr 初始化的核心规则 ​

  1. 若 constexpr 对象或其子对象具有：

    • 指针类型：显式初始化值必须为空；
    • 整数类型：显式初始化值必须是整数常量表达式；
    • 算术类型：显式初始化值必须是算术常量表达式。

  2. 若目标对象是实浮点类型，则初始化器必须是整数类型或实浮点类型。

  3. 若目标对象是虚浮点类型，则初始化器也必须是虚浮点类型。

  4. 若初始化器是十进制浮点类型，则目标对象也必须是十进制浮点类型，并且转换时必须保留量子。

  5. 若初始化器是实类型且值为 signaling NaN，那么初始化器类型与目标对象对应实类型的去限定版本必须兼容。

语义 ​

  1. 各存储类说明符分别用来指定：

    • 存储期：static、thread_local、auto、register
    • 链接：extern、文件作用域下的 static 与 constexpr、typedef
    • 值固定：constexpr
    • 类型别名：typedef

  2. register 只是告诉实现“尽量让访问更快”；实现可以完全忽略这条建议。

  3. 但 register 仍有一个语言层面的后果：不能对这种对象取地址，也不能让数组名因数组到指针转换而隐式获得地址。

  4. 若块作用域中声明函数标识符，则除 extern 外不能显式写其他存储类说明符。

  5. 如果某个聚合对象或联合体对象带有除 typedef 之外的存储类说明符，那么该说明符产生的属性（除链接外）也递归地作用到它的成员对象。

  6. 若 auto 与其他存储类说明符同时出现，或者出现在文件作用域声明中，那么它在存储期和链接判断上被忽略，只表示“类型可由初始化器推导”。

  7. constexpr 对象的值在翻译期永久固定；如果它原本没有 const，标准会隐式给它加上 const 限定。

inline 之外，这里最容易误解的几件事 ​

  1. 块作用域里的 constexpr 对象，如果没有 static，仍然是自动存储期对象。

  2. 文件作用域里的 constexpr 对象有静态存储期，并且相应标识符具有内部链接。

  3. 即使两个翻译单元写了完全相同的文件作用域 constexpr 定义，它们实现的也是各自独立的对象地址。

例子与提醒 ​

  1. 下面这种写法是有效的空指针初始化：
c
constexpr int *p = {};
  1. 下面这种写法未必有效，因为 1.0 / 3.0 是否需要值变化，取决于实现的求值精度：
c
constexpr double onethird = 1.0 / 3.0;
  1. 若你显式写出转换，把需要的值变化放到常量表达式内部完成，往往就能满足约束：
c
constexpr double onethirdtrunc = (double)(1.0 / 3.0);
  1. constexpr 名可以直接用于常量表达式上下文：
c
constexpr int K = 47;
enum { A = K };
static int b = K + 1;
int array[K];

这里 array 不是变长数组。