这个代码怎么可能是constexpr?(std::chrono）

How can this code be constexpr? (std::chrono)

本文关键字：std chrono constexpr 代码 怎么可能      更新时间：2023-10-16

在标准论文P0092R1中，Howard Hinnant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;
}

这个代码是如何工作的？问题是std::chrono::duration上的operator--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, "”);

怎么了？

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

在上面的例子中，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，如果你要尝试：

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

它会给出一个编译时错误，说（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。

附言：你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;
}

根据n3597和n3652的规则，constexpr函数内的表达式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。

有一个的例子

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.

这些很可能是霍华德·欣南特在写你提到的论文时遵循的规则。

为了使用问题中的duration<T>代码，operator--必须成为constexpr函数。由于constexpr对库的更改并不是最终的，所以很容易理解霍华德是如何依赖这样的更改的。

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