c++ - 强制编译时 constexpr

Question

在 C++11 中，我们得到constexpr：

constexpr int foo (int x) {
    return x + 1;
}

是否可以使用编译时错误foo的动态值进行调用？x也就是说，我想创建一个foo只能传入constexpr参数的对象。

Answer 1

将其替换为元函数：

template <int x> struct foo { static constexpr int value = x + 1; };

用法：

foo<12>::value

Answer 2

不幸的是，constexpr除非绝对必要，否则无法保证编译器会评估一个函数，即使是最微不足道的函数。也就是说，除非它出现在编译时需要其值的地方，例如在模板中。为了强制编译器在编译期间进行评估，您可以执行以下操作：

constexpr int foo_implementation (int x) {
    return x + 1;
}

#define foo(x) std::integral_constant<int, foo_implementation(x)>::value

然后foo像往常一样在您的代码中使用

int f = foo(123);

这种方法的好处是它保证了编译时评估，如果你将运行时变量传递给你会得到一个编译错误foo：

int a = 2;
int f = foo(a); /* Error: invalid template argument for 'std::integral_constant',
                   expected compile-time constant expression */

不太好的事情是它需要一个宏，但如果你想要保证编译时评估和漂亮的代码，这似乎是目前不可避免的。（不过我很想被证明是错的！）

Answer 3

我会使用static_assert如本例所示

#include<iostream>

constexpr int foo(int x) {
        return x+1;
}

int main() {
        // Works since its static
        std::cout << foo(2) << std::endl;
        static_assert(foo(2) || foo(2) == 0, "Not Static");

        // Throws an compile error
        int in = 3;
        std::cout << foo(in) << std::endl;
        static_assert(foo(in) || foo(in) == 0, "Not Static");
}

欲了解更多信息：http ://en.cppreference.com/w/cpp/language/static_assert

Answer 4

是的，它现在可以在纯粹的惯用 C++ 中完成，因为 C++20 增加了对此类问题的支持。您使用consteval并可以确保在编译期间对其进行评估的函数。https://en.cppreference.com/w/cpp/language/consteval

consteval int foo( int x ) {
    return x + 1;
}

int main( int argc, char *argv[] )
{
    return foo( argc ); // This will not compile
    return foo( 1 );    // This works
}

另请参阅3 个最相关的编译器中的这个 godbolt.org 演示。