编译时类型转换检查(constexpr和用户定义的文字）

Compile time type conversion check (constexpr and user defined literals)

本文关键字：定义 用户 文字 constexpr 类型转换 检查 编译      更新时间：2023-10-16

更新：我在下面发布了自己的答案这里有一个更长的版本：http://scrupulousabstractions.tumblr.com/post/38460349771/c-11-type-safe-use-of-integer-user-defined-literals

问题：

我制作了一个简单的constexpr用户定义的文字_X，它将值作为无符号长-长(这就是数字用户定义文字的工作方式：http://en.cppreference.com/w/cpp/language/user_literal)，然后我确保该值适合有符号的长-长。

这一切都很好(值太大会导致编译错误)，但只有当我显式创建一个变量(如)时

constexpr auto a= 150_X;

如果我写一些典型的东西，比如

cout << 150_X << endl;;

测试不是在编译时执行的。

  • 如果constexpr函数被分配给constexpr变量，那么它们是否只在编译时执行？(我在标准中找不到)

  • 有可能实现我正在寻找的_X的安全行为吗？

完整示例：

#include<iostream>
#include<stdexcept>
inline constexpr long long testConv(unsigned long long v) {
return (v > 100 ) ? throw std::exception() : v; 
} // will eventually use actual limit from numeric_limits
inline constexpr long long operator "" _X(unsigned long long f) { 
return testConv(f) ;
}
int main(){
constexpr auto a= 5_X;
std::cout << a << std::endl;
std::cout << 200_X << std::endl;  // This bad literal is accepted at compile time
constexpr auto c=250_X;           // This bad literal is not accepted at compile time
std::cout << c << std::endl;
}

哦，作为参考：我使用了gcc4.7.2。

自我回答： 我找到了一个完整的解决方案，灵感来自对我的问题的评论和其他答案，以及其他问题，如https://stackoverflow.com/a/13384317/1149664.

解决方案是使用用户定义的文字的模板形式，手动求和，将基于已解析数字的和乘以10。

我在这里写了一个详细的自我回答：http://scrupulousabstractions.tumblr.com/post/38460349771/c-11-type-safe-use-of-integer-user-defined-literals

template<char... Chars>
int operator"" _steps(){
return {litparser<0,Chars...>::value};
}

Litparser是一个小型模板元程序，它将字符列表作为从Chars参数包中的输入字符扩展而来的参数。

typedef unsigned long long ULL;
// Delcare the litparser 
template<ULL Sum, char... Chars> struct litparser;
// Specialize on the case where there's at least one character left:
template<ULL Sum, char Head, char... Rest>
struct litparser<Sum, Head, Rest...> {
// parse a digit. recurse with new sum and ramaining digits
static const ULL value = litparser<
(Head <'0' || Head >'9') ? throw std::exception() : 
Sum*10 + Head-'0' , Rest...>::value;
};
// When 'Rest' finally is empty, we reach this terminating case
template<ULL Sum>  struct litparser<Sum> {
static const ULL value = Sum;
};

constexpr函数可以在编译时执行；也就是说，它们符合在常量表达式中使用的条件。如果它们不用于常量表达式，那么在编译时执行它们就没有意义，尽管我认为这是允许的。

由于不允许将参数声明为constexpr(第7.1.5/1节)[1]，我不认为有任何方法可以在编译时强制评估operator "" _X(unsigned long long)，但您可能可以使用template<char...> operator "" _X()

如果在常量表达式中调用constexpr函数，则参数将是常量表达式(如果不是，则调用不是常量表达式)。但是，不能通过将参数声明为constexpr来强制调用为常量表达式，因为不允许将参数声明为constexpr，请参阅对标准的引用。

[注1]：感谢@LightnessRacesInOrbit搜索标准来证明第二段中的声明。

Constexpr函数不需要在编译时执行。但是你的目标是可以实现的。为了更好地理解这个问题，并举例说明如何创建一个总是在编译时评估的迭代，我推荐这篇文章。

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