如何实现C++字符串类自动识别编译时常量并启用constexpr构造优化？

我有一个编译期字符串类constexpr_str_t，能在编译时计算哈希、生成快速查表等，构造方式如下：

"hello"_constexpr_str;

我的string_t类支持从constexpr_str_t构造，实现了快速哈希、快速查找且避免不必要的数据拷贝，示例：

defs::string string = "hello"_constexpr_str;

同时string_t也支持通过const char_T*构造。

当前需求：当使用string("hell word!")这类编译时常量构造string_t时，无需手动添加_constexpr_str后缀，自动在编译时将其转换为string("hell word!"_constexpr_str)的逻辑——也就是自动计算常量字符串的相关信息并存入常量存储，让string_t仅持有指向constexpr_str_t的指针。

我写了一段草稿代码：

//Draft Code
#if defined(__cpp_if_consteval)
    #define if_in_consteval if consteval
#else
    #define if_in_consteval if constexpr(0)
#endif
constexpr string_t(const constexpr_str_t& str) noexcept; // 保存指向constexpr_str_t的指针
string_t(const char_T* str) noexcept{
    if_in_consteval{
        constexpr constexpr_str_t constexpr_str(str);
        construct[this](constexpr_str);
    }
    else{
        construct[this](string_view_t(str));
    }
}

请问该如何正确实现这一需求？

1. 基于C++20的最优实现：模板化consteval构造函数 #

核心是通过数组引用模板参数精准匹配字符串字面量，用consteval限定仅在编译期触发，自动复用constexpr_str_t的编译期能力：

#include <type_traits>

// 保留原有constexpr_str_t构造函数，直接复用编译期计算结果
constexpr string_t(const constexpr_str_t& str) noexcept {
    this->constexpr_ptr = &str;
    this->precomputed_hash = str.hash();
    // 其他编译期预计算字段的赋值
}

// 运行期专属的const char_T*构造函数，处理非常量输入
string_t(const char_T* str) noexcept : string_t(string_view_t(str)) {}

// 编译期专属构造函数，仅匹配字符串字面量（编译期常量）
template <size_t N>
consteval string_t(const char_T (&str)[N]) noexcept 
    : string_t(constexpr_str_t(str)) {}

• 模板参数const char_T (&str)[N]会自动匹配字符串字面量，普通const char_T*指针（运行期传入）不会触发这个构造函数
• consteval确保该构造函数只能在编译期执行，强制生成constexpr_str_t实例并复用其编译期计算结果

2. 兼容C++20的分支实现（用std::is_constant_evaluated） #

如果需要兼容C++20但不想拆分构造函数，可以用std::is_constant_evaluated()区分编译期/运行期分支：

#include <type_traits>

string_t(const char_T* str) noexcept {
    if (std::is_constant_evaluated()) {
        // 编译期分支：构造constexpr_str_t并复用
        constexpr constexpr_str_t constexpr_str(str);
        *this = string_t(constexpr_str);
    } else {
        // 运行期分支：按普通字符串处理
        *this = string_t(string_view_t(str));
    }
}

注意：std::is_constant_evaluated()能准确识别当前是否处于编译期求值上下文，避免将运行期指针误判为编译期常量。

3. 优化：避免重复生成constexpr_str_t实例 #

为了避免相同字符串字面量多次构造constexpr_str_t，可以用静态模板存储全局常量实例：

// 全局模板 holder，存储编译期生成的constexpr_str_t实例
template <const char_T* Str>
struct ConstexprStrStorage {
    static constexpr constexpr_str_t value{Str};
};

// 编译期构造函数，复用全局存储的实例
template <const char_T* Str>
consteval string_t() noexcept : string_t(ConstexprStrStorage<Str>::value) {}

// 配合宏简化调用（可选，也可直接用字面量匹配的模板构造）
#define CONST_STRING(str) string_t<STR_LITERAL(str)>()

关键注意事项 #

• 确保constexpr_str_t的构造函数是constexpr/consteval的，所有哈希、查表计算逻辑必须能在编译期完成
• 数组引用模板参数是区分字符串字面量和普通指针的核心，不要直接用const char_T*作为模板参数
• 若需兼容C++17及更早版本，可借助编译器扩展（如GCC的__builtin_constant_p）替代std::is_constant_evaluated()

内容的提问来源于stack exchange，提问作者steve02081504