为何GCC 12.1.0中constexpr vector编译失败？cppreference显示支持

我在cppreference的编译器支持页面看到constexpr vector是被支持的，但编写以下代码：

#include <vector>

constexpr std::vector<int> vec{2, 3, 3, 3};
int main()
{
}

使用-std=gnu++2b编译时触发错误：

In file included from /usr/include/c++/12/vector:61,
                 from test.cpp:1:
/usr/include/c++/12/bits/allocator.h:182:50: error: ‘std::vector<int>(std::initializer_list<int>{((const int*)(& const int [4]{2, 3, 3, 3})), 4}, std::allocator<int>())’ is not a constant expression because it refers to a result of ‘operator new’
  182 |           return static_cast<_Tp*>(::operator new(__n * sizeof(_Tp)));
      |                                    ~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~~

我的GCC版本为gcc version 12.1.0 (Ubuntu 12.1.0-2ubuntu1~22.04)，且__cpp_constexpr == 202110L，请问这是为什么？

这是因为GCC 12.x对constexpr std::vector的支持存在限制：它允许在constexpr上下文中（比如constexpr函数、constexpr代码块）使用vector，但不支持将vector声明为静态存储期的constexpr对象（也就是全局变量）。

核心原因在于，C++20/23的constexpr容器允许编译期分配内存，但这类内存是临时的——编译结束后就会被释放，无法留存到运行时。而全局constexpr变量要求对象在运行时依然有效，这就产生了矛盾：编译期分配的内存无法存活到运行时，运行时再分配内存又不符合constexpr初始化的要求。

GCC 13及后续版本才完全支持静态存储期的constexpr std::vector，因为实现了编译期分配内存向运行时迁移的机制。在GCC 12中，你可以在constexpr函数内部使用vector，只要它的生命周期不延伸到运行时即可，比如：

#include <vector>

constexpr int get_sum() {
    std::vector<int> vec{2, 3, 3, 3};
    int sum = 0;
    for (int n : vec) sum += n;
    return sum;
}

// 编译期计算结果，运行时直接使用常量值
constexpr int sum = get_sum();

int main() {
    return sum;
}

这段代码在GCC 12中可以正常编译，因为vector的生命周期完全局限在constexpr函数内部，不需要留存到运行时。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Andy Lee