强制执行编译时constexpr

Enforce compile-time constexpr

本文关键字：constexpr 编译 强制执行      更新时间：2023-10-16

在C++11中，我们得到constexpr:

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

是否可以将动态值为x的foo调用作为编译时错误？也就是说，我想创建一个foo，这样就只能传入constexpr参数。

用元函数替换它：

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

用法：

foo<12>::value

不幸的是，除非绝对必要，否则无法保证constexpr函数，即使是最琐碎的函数，也会被编译器求值。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

然后像往常一样在代码中使用foo

int f = foo(123);

这种方法的好处是它保证了编译时的评估，如果将运行时变量传递给foo:，则会出现编译错误

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

不太好的地方是它需要一个宏，但如果你想要有保证的编译时评估和漂亮的代码，这在目前看来是不可避免的。（不过我很想被证明是错的！）

是的，现在可以在纯惯用C++中完成，因为C++20增加了对这类问题的支持。使用consteval对函数进行注释，可以确保在编译时对其进行求值。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godbolt.org演示。

我将使用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");
}

有关更多信息：http://en.cppreference.com/w/cpp/language/static_assert

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