C++ constexpr lambda赋值给不同类型变量的初始化问题咨询

首先明确两个constexpr修饰的作用差异：

• lambda表达式末尾的constexpr修饰的是lambda的调用运算符，仅表明这个lambda的调用过程可以在编译期语境中执行，和持有lambda的变量的初始化时机没有任何关系。
• 变量前加的constexpr要求变量必须在编译期完成初始化，属于C++的常量初始化范畴，归为静态初始化的一种，初始化结果会直接写入程序的静态数据段，程序加载时就已经生效，不会在运行期执行初始化逻辑。

第一个写法的问题根源 #

如果squared1是定义在全局/命名空间作用域的静态存储期变量，第一种写法没有给变量加constexpr，编译器不会强制要求编译期初始化，它会被归类为动态初始化：初始化逻辑会在程序启动后、main函数执行前的阶段运行。
而C++标准明确规定，跨不同翻译单元（也就是不同的.cpp文件）的动态初始化顺序是完全未定义的，这就是常说的「静态初始化顺序灾难」的根本来源。如果有另一个翻译单元的全局变量初始化依赖了squared1，就可能在squared1还没完成初始化的时候就调用它，触发未定义行为。

第二个写法的优化逻辑 #

给变量加了constexpr之后，C++17起无捕获的lambda属于可字面类型，满足常量初始化的要求，squared变量会直接在编译期完成初始化，不存在运行期的初始化步骤，自然就规避了跨翻译单元的初始化顺序依赖问题。

我们可以通过两个跨翻译单元的代码复现问题：
首先是a.cpp：

// a.cpp
auto squared1 = [](auto val) constexpr {
    return val * val;
};

然后是b.cpp：

// b.cpp
#include <iostream>
extern decltype([](auto v)constexpr{return v*v;}) squared1; // 声明a.cpp中定义的squared1

// 全局变量初始化依赖squared1的返回值
const int init_val = squared1(5); // 预期结果为25

int main() {
    std::cout << init_val << std::endl;
    return 0;
}

上述代码编译运行时，因为两个翻译单元的动态初始化顺序不确定，b.cpp里的init_val初始化时，a.cpp的squared1可能还没完成初始化，调用未初始化的lambda的调用运算符属于未定义行为，可能输出随机值、程序崩溃，甚至出现其他不符合预期的结果。

注意：如果两个全局变量定义在同一个翻译单元，动态初始化顺序是按照定义先后执行的，问题不会暴露，但跨翻译单元的场景下风险始终存在。

如果把a.cpp中的squared1的定义改为加constexpr前缀的写法，squared1会在编译期完成初始化，init_val的初始化也可以在编译期完成，运行时会稳定输出25，不存在任何顺序问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Denis