c++ - 这段代码怎么会是 constexpr？（标准：：计时）

Question

Howard Hinnant 在标准文件 P0092R1 中写道：

template <class To, class Rep, class Period,
          class = enable_if_t<detail::is_duration<To>{}>>
constexpr
To floor(const duration<Rep, Period>& d)
{
    To t = duration_cast<To>(d);
    if (t > d)
        --t;
    return t;
}

这段代码如何工作？问题是operator--on astd::chrono::duration不是 constexpr 操作。它被定义为：

duration& operator--();

然而这段代码可以编译，并在编译时给出正确的答案：

static_assert(floor<hours>(minutes{3}).count() == 0, "”);

那是怎么回事？

Answer 1

答案是并非编译时例程中的所有操作都必须是 constexpr。只有那些在编译时执行的。

在上面的示例中，操作是：

hours t = duration_cast<hours>(d);
if (t > d) {} // which is false, so execution skips the block
return t;

所有这些都可以在编译时完成。

另一方面，如果您要尝试：

static_assert(floor<hours>(minutes{-3}).count() == -1, "”);

它会给出一个编译时错误（使用clang）：

error: static_assert expression is not an integral constant expression
        static_assert(floor<hours>(minutes{-3}).count() == -1, "");
                      ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
note: non-constexpr function 'operator--' cannot be used in a constant expression
                        --t;
                        ^
note: in call to 'floor(minutes{-3})'
        static_assert(floor<hours>(minutes{-3}).count() == -1, "");

在编写 constexpr 代码时，您必须考虑通过代码的所有路径。

PS您可以这样修复建议的floor例程：

template <class To, class Rep, class Period,
          class = enable_if_t<detail::is_duration<To>{}>>
constexpr
To floor(const duration<Rep, Period>& d)
{
    To t = duration_cast<To>(d);
    if (t > d)
        t = t - To{1};
    return t;
}

Answer 2

根据n3597和n3652的规则，函数内的表达式constexpr本身不必是常量表达式，只要它们不修改全局可见状态即可。

有一个例子

constexpr int f(int a) {
  int n = a;
  ++n;                  // '++n' is not a constant expression
  return n * a;
}
int k = f(4);           // OK, this is a constant expression.
                        // 'n' in 'f' can be modified because its lifetime
                        // began during the evaluation of the expression.

这些很可能是 Howard Hinnant 在撰写您提到的论文时遵循的规则。

为了使用duration<T>问题中的代码，operator--必须制作一个constexpr函数。由于constexpr对库的更改不是最终的，因此很容易理解霍华德如何依赖这样的更改。