常量求值

const_eval.md
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本章译文最后维护日期：2021-4-5

常量求值是在编译过程中计算[表达式][expressions]结果的过程。（不是所有表达式都可以在编译时求值，也就是说）只有全部表达式的某个子集可以在编译时求值。

常量表达式

某些形式的表达式（被称为常量表达式）可以在编译时求值。在常量(const)上下文中，常量表达式是唯一允许的表达式，并且总是在编译时求值。在其他地方，比如 let语句，常量表达式可以在编译时求值，但不能保证总能在此时求值。如果值必须在编译时求得（例如在常量上下文中），则像数组索引越界或溢出这样的行为都是编译错误。如果不是必须在编译时求值，则这些行为在编译时只是警告，但它们在运行时可能会触发 panic。

下列表达式中，只要它们的所有操作数都是常量表达式，并且求值/计算不会引起任何 Drop::drop函数的运行，那这些表达式就是常量表达式。

• 字面量。
• 常量参数。
• 指向函数项和常量项的路径。不允许递归地定义常量项。
• 指向静态项的路径。这种路径只允许出现在静态项的初始化器中。
• 元组表达式。
• 数组表达式。
• 结构体表达式。
• 块表达式，包括非安全(unsafe)块。
  • let语句以及类似这样的不可反驳型模式绑定，包括可变绑定。
  • 赋值表达式
  • 复合赋值表达式
  • 表达式语句
• 字段表达式。
• 索引表达式，长度为 usize 的数组索引或切片。
• 区间表达式。
• 未从环境捕获变量的闭包。
• 在整型、浮点型、布尔型(bool)和字符型(char)上做的各种内置运算，包括：取反、算术、逻辑、比较 或 惰性布尔运算。
• 排除借用类型为内部可变借用的共享借用表达式。
• 排除解引用裸指针的解引用操作。8425f5bad3ac40e807e3f75f13b989944da28b62
  • 指针到地址的强制转换，
  • 函数指针到地址的强制转换，和
  • 到 trait对象的非固定尺寸类型强换(unsizing casts)。
• 调用常量函数和常量方法。
• loop, while 和 while let 表达式。
• if, if let 和 [匹配(match)] 表达式。

常量上下文

下述位置是常量上下文：

• 数组类型的长度表达式
• 分号分隔的数组创建形式中的长度表达式
• 下述表达式的初始化器(initializer)：
  • 常量项
  • 静态项
  • 枚举判别值
• 常量型泛型实参

常量函数

*常量函数(const fn)*可以在常量上下文中调用。给一个函数加一个常量(const)标志对该函数的任何现有的使用都没有影响，它只限制参数和返回可以使用的类型，并防止在这两个位置上使用不被允许的表达式类型。程序员可以自由地用常量函数去做任何用常规函数能做的事情。

当从常量上下文中调用这类函数时，编译器会在编译时解释该函数。这种解释发生在编译目标环境中，而不是在当前主机环境中。因此，如果是针对一个 32 位目标系统进行编译，那么 usize 就是 32 位，这与在一个 64 位还是在一个 32 位主机环境中进行编译动作无关。

常量函数有各种限制以确保其可以在编译时可被求值。因此，例如，不可以将随机数生成器编写为常量函数。在编译时调用常量函数将始终产生与运行时调用它相同的结果，即使多次调用也是如此。这个规则有一个例外：如果在极端情况下执行复杂的浮点运算，那么可能得到（非常轻微）不同的结果。建议不要让数组长度和枚举判别值/式依赖于浮点计算。

常量上下文有，但常量函数不具备的显著特性有：

• 浮点运算
  • （在常量函数中，）处理浮点值就像处理只有 Copy trait约束的泛型参数一样，不能用它们做任何事，只能复制/移动它们。
• trait对象(dyn Trait)/动态分发类型
• 泛型参数上除 Sized 之外的泛型约束
• 比较裸指针
• 访问联合体字段
• 调用 transmute。

相反，以下情况在常量函数中是有可能的，但在常量上下文中则不可能：

• 使用泛型类型和生存期参数。
  • 常量上下文允许有限地使用常量型泛型形参。