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@cyberpunk_正在尝试实现某些目标并对此提出了一些问题，但所有的追逐都归结为：

是否可以构建一个工具来强制对constexpr函数进行编译时评估？

int f(int i) {return i;}
constexpr int g(int i) {return i;}

int main()
{
    f(at_compilation(g, 0));
    int x = at_compilation(g, 1);
    constexpr int y = at_compilation(g, 2);
}

在所有情况下，at_compilation强制对g.

at_compilation不需要是这种形式。

要求

  • 允许任何（数字本机）文字类型作为 constexpr 函数的输入。
    • 这也可以根据函数参数类型进行硬编码。
  • 允许任何（数字本机）文字类型作为输出，这是 constexpr 函数调用的结果。
    • 这也可以根据函数返回类型进行硬编码。

愿望

  • 减少宏的使用，但不要害怕使用。
  • 是通用的（不是硬编码的类型）。
  • 支持任何文字类型。最后，任何数字本机文字类型都是必需的。

相关问题：

  1. constexpr 函数何时在编译时进行评估？
  2. 强制在编译时评估常量表达式？
  3. 将任何函数作为模板参数传递？
  4. 它在 C++11 标准中的什么地方指定了在翻译过程中何时可以评估 constexpr 函数？

带有相关代码示例的答案：

  • 1
  • 2
  • 3（这个有一个说明性的AT_COMPILATION宏）

所有代码示例都有关于要求的限制。

清楚地解释这在 C++ 中是如何不可行的也是一个很好的答案。

我怀疑这是不可能的基于@K-ballo / @Herb Sutter的 回答，其中指出“并且结果也用于常量表达式”。这不是我以前关于constexpr函数的概念的一部分，我首先认为只需将文字（或其他编译时输入）作为参数传递就足以保证（按标准）它在编译时被评估。

已经假设 constexpr 函数的目的是它们可以在必要时适合常量表达式情况，例如在数组边界中。没关系。鉴于此，这个问题是关于将它们用作编译时间计算的工具的黑客攻击。不管是好事还是坏事，都无关紧要。

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3 回答 3

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我相信这是不可能的，因为编译器只需要计算在编译时使用的值，并且没有可以使用类类型值的每个部分的通用表达式。初始化私有成员的计算甚至可能无法强制执行，因为您将依赖公共 constexpr 成员函数来使用结果。

如果您可以通过以下方式访问对象表示

static_cast< char const * >( static_cast< void const * >( & const_value ) )

那么就可以对计算结果进行校验和（并将结果用作整数常量表达式），从而强制编译器执行所有没有实际意义的计算。但是在常量表达式中不允许转换 from void *to char *，并且同样试图用 a 完成相同的操作union。即使允许，如果构造函数留下一个未初始化的字节，在常量表达式中也禁止使用未初始化的值。

因此，即使 C++ 有更好的自省工具，仍然不可能恢复 constexpr 函数执行的工作，以便人为地使用某些成员而不是其他成员。

为了清楚起见（即使它重复了这个问题），没有理由想要这个。该语言已经要求检查是否可以在编译时计算所有内容（如果需要），并且强制编译器非延迟计算纯值的唯一效果是使其变慢并使用更多内存。

编辑（问题被彻底改变）

如果您有多个返回标量类型的函数，并希望确保其中一些函数在某些参数下作为常量表达式工作，那么使用static_assert.

constexpr int g(int i) {return i;}
int i = 5;
static_assert( g( 3 ) == 0, "failure 1" );
static_assert( g( i ) == 5, "failure 2" );

如果您不想修复结果值，请丢弃它们。（不幸的是，GCC可能会优化掉此类表达式的非常数部分，因此您可能需要在该平台上做一些更巴洛克的事情。

static_assert( g( i ) == 5 || true, "failure only if not constexpr" );

至于将其封装到宏中，其他相关问题似乎解决了很多问题。如果您想扩展其中一个答案或修复特定错误，最好解释该错误，而不是要求我们阅读大量文献并从头开始。

于 2013-01-14T04:30:59.350 回答
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感谢 C++17 (lambda constexpr, auto template parameter, inline as valid template non-type value) 我们现在有了一个解决方案：

//implementation
#include <utility>

template<auto X>
using constant = std::integral_constant<decltype(X), X>;

template<class T>
constexpr auto to_constant(T f) //should use && but clang has a bug that would make +f fail
{
   constexpr auto ptr = +f; //uses conversion operator to function pointer
   return constant<ptr>{}; //not yet implemented for gcc ("no linkage"), working with clang
}    

#define constexpr_arg(...) to_constant([]{ return __VA_ARGS__; })

//userland
template<auto Func>
constexpr void func(constant<Func>)
{
   constexpr decltype(auto) x = Func();
   static_assert(x == 3.14);
}

int main()
{
   func(constexpr_arg(3.14));
}

证明它正在工作：https ://godbolt.org/g/vWbyjE

此外，此版本不适用于所有情况（主要是如果宏的参数使用非 constexpr 值但仍会产生 constexpr 结果）。

对于此类用例：https ://godbolt.org/g/DRZ5JM

对于 gcc 版本（目前如此便携）：

//implementation
template<class T>
struct constant
{
   static constexpr decltype(auto) value = T::getPtr()();
};

template<class T>
constexpr auto to_constant(T&& f) //remove the && if you want to be also compatible with clang
{
   constexpr auto ptr = +f; //uses conversion operator to function pointer
   struct A
   {
      static constexpr auto getPtr() { return ptr; }
   };
   return constant<A>{};
}    

#define constexpr_arg(...) to_constant([]{ return __VA_ARGS__; })

//userland
template<class Constant>
constexpr void func(Constant&&)
{
   static_assert(Constant::value == 3.14);
}

int main()
{
   func(constexpr_arg(3.14));
}

https://godbolt.org/g/LBCYfi

于 2017-11-03T04:19:54.283 回答
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使用std::integral_constant：

int x = std::integral_constant<int, g(0)>::value;
f(std::integral_constant<int, g(1)>::value);

如果 g(n) 在编译时没有被计算，这段代码将不会编译。

于 2013-04-18T02:27:34.790 回答