Constexpr类C++

Question

我试图创建一个在编译时构造然后可以使用的类，当然不需要任何修改它的方法。我对static和constexpr这两个关键字是新手，所以我可能没有正确使用它们。

下面是我的代码：

#include <array>
#include <iostream>

using namespace std;

template<typename unsigned_integer, unsigned_integer max_n>
class ClassicSieve {
  private:
    static array<bool, max_n+1> prime;
    //unsigned_integer max_n;
  public:
    constexpr ClassicSieve() {
      // 1 is not prime
      prime[1] = false;
      // even numbers
      for(unsigned_integer i = 4; i <= max_n; i+=2) {
        prime[i] = false;
      }
      // all the others
      for (unsigned_integer p = 3; p*p <= max_n; p++) {
        if (prime[p]) {
          for(unsigned_integer j = 2*p; j <= max_n; j+=p) {
            prime[j] = false;
          }
        }
      }
    }

    inline bool is_prime(unsigned_integer n) {
      return prime[n];
    }
};

int main() {
  constexpr auto s = ClassicSieve<unsigned int, 10000000>();
  cout << s.is_prime(2) << endl;
  cout << s.is_prime(3) << endl;
  cout << s.is_prime(4) << endl;
  cout << s.is_prime(5) << endl;
  cout << s.is_prime(6700417) << endl;
}

一旦max_n被修复，就可以在编译时评估所有所需的计算，因此可以肯定地说，就可以执行我正在尝试的操作。方法is_prime只读取data_memberprime而不修改它。

当我编译时，我得到：

note: a constant expression cannot modify an object that is visible outside that expression

引用到构造函数。我看到这是一个问题，但在我的情况下，我将不再修改对象。我怎么告诉编译器呢？

Answer 1

这段代码有很多问题：

• 您的std::array未初始化，并且之后仅将某些值设置为false；您需要将所有值初始化为true
• 您希望将is_primeconst
标记为
• 您试图在编译时分配（并循环）1000万个元素，这超出了大多数编译器的限制（您需要为编译器找到适当的标志以增加该限制）
  • 大多数（全部？）std::array的实现尝试执行堆栈分配，这将占用相当大的

  这里有一个实现可以完成这个任务（我将大小限制为10而不是1000万）：

  template<typename unsigned_integer, unsigned_integer max_n>
  class ClassicSieve {
    private:
      static constexpr const std::array<bool, max_n+1> prime = ClassicSieve::init_primes();
      static constexpr auto init_primes()
      {
          std::array<bool, max_n+1> prime{};
          prime.fill(true);
          // 1 is not prime
          prime[1] = false;
          // even numbers
          for(unsigned i = 4; i <= max_n; i+=2) {
              prime[i] = false;
          }
          // all the others
          for (unsigned p = 3; p*p <= max_n; p++) {
              if (prime[p]) {
                  for(unsigned j = 2*p; j <= max_n; j+=p) {
                      prime[j] = false;
                  }
              }
          }
          return prime;
      }
    public:
      bool is_prime(unsigned_integer n) const {
        return prime[n];
      }
  };
  

  (*此代码至少假定一个32位无符号整数）

  用法：

  constexpr auto s = ClassicSieve<unsigned int, 10>();
  std::cout << std::boolalpha << s.is_prime(2) << std::endl; // true
  std::cout << std::boolalpha << s.is_prime(3) << std::endl; // true
  std::cout << std::boolalpha << s.is_prime(4) << std::endl; // false
  std::cout << std::boolalpha << s.is_prime(5) << std::endl; // true