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假设我想编写一个通用类来维护一个始终保持在两个值之间的整数。像这样的东西：

template<int Lower, int Upper>
class MyInt {
    private:
        int m_int;
    public:
        // Constructors, operators...
};

类不变量是Lower <= m_int <= Upper. 当然 MyInt 应该具有整数通常具有的所有常用操作，例如赋值和算术运算符。如果一个操作要让它处于破坏其不变量的状态，MyInt 会抛出。然而，在许多情况下，这应该是编译时可检测到的。考虑这个示例代码：

int foo = 500;
constexpr int const bar = 500;
MyInt<0,100> a = 15; // OK
MyInt<0,100> b = foo; // Throws at runtime
MyInt<0,100> c = 500; // Compile error?
MyInt<0,100> d = bar; // Compile error?
MyInt<0,100> f = std::integral_constant<int, 500>; // Compile error

对于std::integral_constant，编写适当的构造函数是直截了当的。但是是否有可能编译时检测a在范围内和c不在d范围内？分配的值要么是编译时已知的文字，要么是 constexpr 常量。

我已经尝试过 SFINAE-ing 等等，但我找不到从值语义到模板参数的方法，即使在这些情况下（我声称）这些值显然是编译时常量。

对于 C++17，该语言不提供实现此功能所需的工具是否属实？如果是，这是否会随着即将到来的 C++20 而改变？如果我正在寻找的东西是不可能的，这是什么原因？我的兴趣完全是教育性的，所以如果我遗漏了一些东西（比如文字实际上不是编译时常量或其他东西），我会很感兴趣。

注意：我知道f通过引入自定义文字后缀并要求用户键入以下内容可以使大小写不那么难看：

MyInt<0,100> g = 15_constint; // OK
MyInt<0,100> h = 500_constint; // Compile error

我也知道提供这样的界面的可能性：

MyInt<0,100> i;
i.assign<500>(); // Compile error

然而，这两种变通方法都带有一定的输入开销，并且不一定是惯用的 C++。

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2 回答 2

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如果我正在寻找的东西是不可能的，这是什么原因？

基本上归结为这样一个事实，即 C++ 函数模型不允许函数识别constexpr参数和运行时参数之间的区别。如果一个函数需要一个int，那么它需要一个int。该函数的行为不会int因常量表达式（如文字）或运行时值提供而有所不同。

constexpr 即使对于函数也是如此。您不能拥有constexpr可以对其参数进行编译时检查的函数。评估可以在编译时完成，但 dofoo(500);最终的行为必须与 do 相同auto b = 500; foo(b);。

这就是为什么解决方法都涉及使用技巧将常量表达式放入模板参数中，这样可以识别。当然，模板参数永远不能是运行时值，因此会产生其他问题（例如必须具有多个函数）。作为一个模板参数通常是一件痛苦的事情。

本质上，您想要的要求函数可以声明参数是constexpr（以及允许您拥有非constexpr版本的重载规则）。没有这样的提案被投票通过 C++20。做过的最好的是P1045，委员会甚至还没有讨论过它，而且有一堆洞需要填补。所以我不会屏住呼吸。

于 2018-06-03T14:56:50.350 回答
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试试这个。这是一个非常简单可扩展的示例：

template<int Max, int Min>
class MyInt
{
public:
    constexpr MyInt(int i)
        : m_int(i > Max
            ? throw std::exception("out of bounds int")
            : ( i < Min
                ? throw std::exception("out of bounds int")
                : i))
    {}

private:
    int m_int;
};


int main()
{
    MyInt<1, 2> i(4);
}

它显示编译时错误:)。我使用这个 SO 问题作为指导： constexpr constructor with compile time validation

于 2018-06-03T15:04:39.870 回答