c++ - constexpr 构造函数的参数类型 'std::function' 不是文字类型

Question

我正在编写一个简单的 C++ HTTP 服务器框架。在我的 Server类(class)，我可以加Route的。每个路由都包含一个路径、一个 HTTP 方法和一个 Controller (这是在发出请求时要调用的函数管道。)Controller类是通过接收 std::function 的列表来构造的的(或更准确地说: std::function<void(const HTTPRequest&, HTTPResponse&, Context&)> )，但大多数时候(或者我应该每次都说)，这个 Controller将使用 lambda 函数文字列表进行初始化，如下面的代码所示:

server.add_route("/", HTTPMethod::GET,
                {
                    [](auto, auto& response, auto&) {
                        const int ok  = 200;
                        response.set_status(ok);
                        response << "[{ \"test1\": \"1\" },";
                        response["Content-Type"] = "text/json; charset=utf-8";
                    },
                    [](auto, auto& response, auto&) {
                        response << "{ \"test2\": \"2\" }]";
                    },
                }
        );

既然如此，我想制作add_route函数a constexpr ，因为，如果我错了，请纠正我，constexpr函数可以在编译时执行。
所以，当我做所有事情时 constexpr ，我发现以下错误:

Controller.cpp:9:1 constexpr constructor's 1st parameter type 'Callable' (aka 'function<void (const HTTPRequest &, HTTPResponse &, Context &)>') is not a literal type

我想知道的是:为什么std::function 's 不能是文字类型吗？有什么办法可以绕过这个限制吗？
以下是 Controller 的代码类(class)。我知道还有其他编译错误，但这是我现在要解决的主要问题。提前致谢!controller.hpp

#pragma once

#include <functional>
#include <initializer_list>
#include <vector>

#include "context.hpp"
#include "httprequest.hpp"
#include "httpresponse.hpp"

typedef std::function<void(const HTTPRequest&, HTTPResponse&, Context&)> Callable;
template <size_t N>
class Controller {
private:
    std::array<Callable, N> callables;

public:
    static auto empty_controller() -> Controller<1>;

    constexpr explicit Controller(Callable);
    constexpr Controller();
    constexpr Controller(std::initializer_list<Callable>);

    void call(const HTTPRequest&, HTTPResponse&, Context&);
};

controller.cpp

#include "controller.hpp"

template <size_t N>
auto Controller<N>::empty_controller() -> Controller<1> {
    return Controller<1>([](auto, auto, auto) {});
}

template <>
constexpr Controller<1>::Controller(Callable _callable) :
    callables(std::array<Callable, 1> { std::move(_callable) }) { }

template <>
constexpr Controller<1>::Controller() :
    Controller(empty_controller()) { }


template <size_t N>
constexpr Controller<N>::Controller(std::initializer_list<Callable> _list_callables) :
    callables(_list_callables) { }

template <size_t N>
void Controller<N>::call(const HTTPRequest& req, HTTPResponse& res, Context& ctx) {
    for (auto& callable : callables) {
        callable(req, res, ctx);
    }
}

Answer 1

why std::function's can't be literal types? Is there any way to circumvent this limitation?

因为它使用类型删除来接受任何可调用。这需要在 C++20 之前不能是 constexpr 的多态性，这将允许 constexpr virtual .
您可以使用模板并直接捕获可调用对象，但它的类型会蔓延到 Controller并进一步传播。

Being this the case, I would like to make the add_route function a constexpr, because, correct me if I am wrong, constexpr functions can be executed at compile time.

是的，如果给定 constexpr参数，该函数将在编译时执行。把它看成高级常量折叠。此外constexpr编译时上下文中使用的方法要么无法访问 *this或者它也太是 constexpr。特别是constexpr方法只能改变constexpr的状态编译时的实例。否则该函数通常在运行时运行。
最后一点与您有关，在编译时运行 HTTP 服务器几乎没有意义，所以 constexpr可能不需要，它也无济于事。
编辑 constexpr行为示例

struct Foo{
    //If all members are trivial enough and initialized, the constructor is constexpr by default.
    int state=10;
    //constexpr Foo()=default;
constexpr int bar(bool use_state){
    if(use_state)
        return state++;
    else
        return 0;// Literal
}
constexpr int get_state()const{
    return state;
}
};

template<int arg>
void baz(){}
int main(int argc, char* argv[])
{
   Foo foo;
   //Carefull, this also implies const and ::bar() is non-const.
   constexpr Foo c_foo;

   foo.bar(true);//Run-time, `this` is not constexpr even though `true` is
   foo.bar(false);//Compile-time, `this` was not needed, `false` is constexpr

   bool* b = new bool{false};
   foo.bar(*b);//Always run-time since `*b` is not constexpr



   //Force compile-time evaluation in compile-time context
   //Foo has constexpr constructor, creates non-const (temporary) constexpr instance
   baz<Foo().bar(true)>();
   baz<Foo().bar(false)>();
   baz<foo.bar(false)>();
   //ERROR, foo is not constexpr
   //baz<foo.bar(true)>();
   //ERROR, c_foo is const
   //baz<c_foo.bar(false)>();
   //Okay, c_foo is constexpr
   baz<c_foo.get_state()>();
   //ERROR, foo is not constexpr
   //baz<foo.get_state()>();

    return 0;
}