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Question

@cyberpunk_正试图取得一些成果并对此提出一些问题，但所有的追逐归结为：

是否可以构建一个工具来强制执行constexpr函数的编译时评估？

int f(int i) {return i;}
constexpr int g(int i) {return i;}

int main()
{
    f(at_compilation(g, 0));
    int x = at_compilation(g, 1);
    constexpr int y = at_compilation(g, 2);
}

在所有情况下，at_compilation都会对g执行编译时评估。

at_compilation不需要采用这种形式。

要求

允许任何（数字原生）文字类型作为constexpr函数的输入。
- 这也可以根据函数参数类型进行硬编码。
允许任何（数字本机）文字类型作为输出，这是constexpr函数调用的结果。
- 这也可以根据函数返回类型进行硬编码。

Desirables

减少宏用量，但不要害怕使用。
一般（不是硬编码）。
支持任何文字类型。最后，任何数字原生文字类型都是必需的。

使用相关代码示例的答案：

1
2
3（这个有一个说明性的AT_COMPILATION宏）

所有代码示例都有关于要求的限制。

对于如何在C ++中不可行的明确解释也是一个很好的答案。

我怀疑基于@K-ballo / @Herb Sutter answer表示“并且结果也用于常量表达式”是不可能的。这不是我以前关于constexpr函数的概念的一部分，我首先认为只是将文字（或其他编译时输入）作为参数传递就足以保证（按标准）它在编译时进行评估。

已经假定constexpr函数的目的是在必要时它们可以适应常量表达式情况，就像在数组边界中一样。没关系。鉴于此，这个问题是关于使用它们作为编译时间计算的工具。无论是好事还是坏事都无所谓。

Answer 1

我认为这是不可能的，因为编译器只需要计算在编译时使用的值，并且没有通用表达式可以使用类类型值的每个部分。初始化私有成员的计算甚至可能无法强制执行，因为您将依赖公共constexpr成员函数来使用结果。

如果您可以通过

访问对象表示

static_cast< char const * >( static_cast< void const * >( & const_value ) )

然后可以校验计算结果（并将结果用作整数常量表达式），迫使编译器执行每次计算都没有实际意义。但是从void *到char *的强制转换在常量表达式中是不允许的，同样也试图用union来完成相同的操作。即使允许，如果构造函数未初始化一个字节，在常量表达式中也禁止使用未初始化的值。

因此，即使C ++有更好的内省工具，仍然无法恢复constexpr函数执行的工作，以便人为地使用某些成员而不是其他成员。

为了清楚（即使它重复了这个问题），也没有理由想要这个。该语言已经需要检查在编译时是否可以计算所有内容，如果需要，并且强制编译器非懒惰地计算纯值的唯一效果是使其更慢并使用更多内存

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如果有几个函数返回标量类型，并且想要确保其中一些函数在某些参数下作为常量表达式工作，那么使用static_assert编写测试用例。

constexpr int g(int i) {return i;}
int i = 5;
static_assert( g( 3 ) == 0, "failure 1" );
static_assert( g( i ) == 5, "failure 2" );

如果您不想修复结果值，请丢弃它们。（不幸的是，GCC may optimize out the non-constant是这种表达的一部分，所以你可能需要在那个平台上做更多巴洛克式的事情。

static_assert( g( i ) == 5 || true, "failure only if not constexpr" );

至于将其封装到宏中，其他相关问题似乎解决了很多问题。如果你想扩展其中一个答案或修复一个特定的bug，最好解释一下这个bug，而不是让我们阅读这么多文献并从头开始。

Answer 2

感谢C ++ 17（lambda constexpr，自动模板参数，内联作为有效模板非类型值），我们现在有了一个解决方案：

//implementation
#include <utility>

template<auto X>
using constant = std::integral_constant<decltype(X), X>;

template<class T>
constexpr auto to_constant(T f) //should use && but clang has a bug that would make +f fail
{
   constexpr auto ptr = +f; //uses conversion operator to function pointer
   return constant<ptr>{}; //not yet implemented for gcc ("no linkage"), working with clang
}    

#define constexpr_arg(...) to_constant([]{ return __VA_ARGS__; })

//userland
template<auto Func>
constexpr void func(constant<Func>)
{
   constexpr decltype(auto) x = Func();
   static_assert(x == 3.14);
}

int main()
{
   func(constexpr_arg(3.14));
}

证明它有效：https://godbolt.org/g/vWbyjE

此版本对所有情况都不起作用（主要是如果宏的参数使用非constexpr值但仍产生constexpr结果）。

对于此类用例：https://godbolt.org/g/DRZ5JM

对于gcc版本（现在可移植）：

//implementation
template<class T>
struct constant
{
   static constexpr decltype(auto) value = T::getPtr()();
};

template<class T>
constexpr auto to_constant(T&& f) //remove the && if you want to be also compatible with clang
{
   constexpr auto ptr = +f; //uses conversion operator to function pointer
   struct A
   {
      static constexpr auto getPtr() { return ptr; }
   };
   return constant<A>{};
}    

#define constexpr_arg(...) to_constant([]{ return __VA_ARGS__; })

//userland
template<class Constant>
constexpr void func(Constant&&)
{
   static_assert(Constant::value == 3.14);
}

int main()
{
   func(constexpr_arg(3.14));
}

https://godbolt.org/g/LBCYfi

Answer 3

使用std::integral_constant：

int x = std::integral_constant<int, g(0)>::value;
f(std::integral_constant<int, g(1)>::value);

如果在编译时未评估g（n），则此代码将无法编译。

用于编译时强制constexpr函数求值的单表达式帮助器可能吗？

要求

Desirables

相关问题：

使用相关代码示例的答案：

3 个答案:

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