Question

我正在与C ++中的模板一起探索常量表达式，但遇到了一个我无法理解的问题。

我想检查模板参数（在我的情况下为unsigned int）的值是否为零，但是即使我有一个static_assert确认它已经实际传递到零以下，编译器也从未认为该值为零。

我正在实现一个简单的（或者至少我以为如此）模板函数，该函数应该只汇总例如范围内的所有整数值。 5降为零。

应该对模板函数执行递归调用，直到达到零为止，然后应该停止，但是编译器从不认为模板参数值为零。

这是我有问题的功能：

    template <unsigned int Value>
    constexpr unsigned int sumAllValues()
    {
        static_assert (Value >= 0, "Value is less than zero!");
        return Value == 0 ? 0 : Value + sumAllValues<Value - 1>();
    }

它的调用方式如下：

    constexpr unsigned int sumVals = sumAllValues<5>();

由于某种原因，编译器从不认为Value == 0，因此它将继续进行直到停止在static_assert上为止。如果删除断言，则编译器将继续执行直到达到最大实例化深度：

错误：模板实例化深度超过最大值900（使用-ftemplate-depth =增加最大值）返回值== 0？ 0：值+ sumAllValues（）;

上述功能在做什么？我不能检查模板参数本身的值吗？

我受到了我在Wikipedia上发现的一个例子的启发：

    template<int B, int N>
    struct Pow
    {
        // recursive call and recombination.
        enum{ value = B*Pow<B, N-1>::value };
    };

    template< int B >
    struct Pow<B, 0>
    {
        // ''N == 0'' condition of termination.
        enum{ value = 1 };
    };

    int quartic_of_three = Pow<3, 4>::value;

请参阅参考资料：C++11

实际上，我确实有一个工作示例，该示例的构造方式与上面的Pow示例代码相同：

    template <unsigned int Value>
    constexpr unsigned int sumAllValues()
    {
        static_assert (Value > 0, "Value too small!");
        return Value + sumAllValues<Value - 1>();
    }

    template <>
    constexpr unsigned int sumAllValues<0>()
    {
        return 0;
    }

它的调用方式与我有问题的函数相同：

    constexpr unsigned int sumVals = sumAllValues<5>();

它也执行模板函数的递归调用，直到达到零为止。零情况专门用于中断递归。如果我输入5作为模板参数，此代码将起作用，并产生值15。

但是我想我可以通过遇到问题的功能来简化它。

我正在Qt 5.12.2的Linux（Ubuntu 18.04）上进行开发。

更新：
StoryTeller提出了一个可行的解决方案，该解决方案是使用C ++ 17功能“ if constexpr” 停止递归：

    template <unsigned int Value>
    constexpr unsigned int sumAllValues()
    {
        if constexpr (Value > 0)
            return Value + sumAllValues<Value - 1>()

        return 0;
    }

Answer 1

实例化函数模板的主体意味着实例化其使用的所有内容。 sumAllValues<0>的主体看起来如何？就像这样：

template <>
constexpr unsigned int sumAllValues<0>()
{
    static_assert (0 >= 0, "Value is less than zero!");
    return Value == 0 ? 0 : 0 + sumAllValues<0 - 1>();
}

看到对sumAllValues<-1>的呼叫吗？虽然不会对其进行评估，但它仍会在那里显示，因此必须实例化。但是Value是未签名的，因此您会得到回绕。 (unsigned)-1是一个非常大的无符号数字，不能小于零。因此，递归仍在继续，如果没有实现的限制，递归可能会无限期地继续。

具有专业化版本的版本没有与sumAllValues<0>相同的功能主体，因此它永远不会尝试实例化sumAllValues<-1>。递归实际上在0处停止。

在C ++ 17之前，专业化可能是获得所需功能的最短方法。但是，通过添加if constexpr，我们可以将代码简化为一个函数：

template <unsigned int Value>
constexpr unsigned int sumAllValues()
{
    if constexpr (Value > 0)
      return Value + sumAllValues<Value - 1>()

    return 0;
}

如果不满足条件，

if constexpr将完全丢弃其分支中的代码。因此，对于0参数，该函数体内根本不会存在任何递归调用，因此无需进一步实例化。

Answer 2

除了StoryTeller的answer：

关于if constexpr的工作方式的有趣细节（反转说明的条件）：

if constexpr(Value == 0)
    return 0;

return Value + sumAllValues<Value - 1>();

尽管if之后的代码将不被执行，但它仍然存在并且必须进行编译，并且您将陷入已经遇到的相同错误中。与之相反：

if constexpr(Value == 0)
    return 0;
else
    return Value + sumAllValues<Value - 1>();

现在，如果驻留在constexpr的else分支中，则当条件符合时，它将再次被完全丢弃，并且我们再也可以...

检查C ++模板值零失败

2 个答案: