c++ - 文字和 constexpr 函数，编译时评估

Question

尝试通过用户定义的文字实现令人愉悦的(简单、直接、没有 TMP、没有宏、没有不可读的复杂代码、使用时没有奇怪的语法)编译时哈希，我发现显然 GCC 理解什么是不断的表达与我的理解大相径庭。

由于代码和编译器输出超过一千个字，废话少说:

#include <cstdio>

constexpr unsigned int operator"" _djb(const char* const str, unsigned int len)
{
    static_assert(__builtin_constant_p(str), "huh?");
    return len ? str[0] + (33 * ::operator"" _djb(str+1, len-1)) : 5381;
}

int main()
{
    printf("%u\n", "blah"_djb);
    return 0;
}

代码非常简单，没有太多要解释的，也没有太多要问的——除了它不在编译时求值。我尝试使用指针取消引用而不是使用数组索引以及在 !*str 处进行递归中断，结果都是一样的。

static_assert 是后来在浑水摸鱼时添加的，因为我坚信它应该在编译时计算哈希值。好吧，令人惊讶的是，这只会让我更加困惑，但并没有解决任何问题!没有 static_assert 的原始代码被广泛接受并且编译时没有警告 (gcc 4.7.2)。

编译器输出:

[...]\main.cpp: In function 'constexpr unsigned int operator"" _djb(const char*, unsigned int)':
[...]\main.cpp:5:2: error: static assertion failed: huh?

我的理解是，字符串字面量是，好吧……字面量。换句话说，编译时常量。具体来说，它是一个编译时已知的常量字符序列，从编译器分配的常量地址开始(因此是已知的)，以 '\0' 结束。这在逻辑上意味着提供给 operator"" 的文字的编译器计算长度也是一个 constexpr。

此外，我的理解是，调用仅带有编译时参数的 constexpr 函数可以使其作为枚举的初始值设定项或作为模板参数，换句话说，它应该在编译时进行评估.
当然，编译器在运行时评估 constexpr 函数原则上总是允许，但是能够将评估移动到编译时是具有constexpr，毕竟。

我的谬误在哪里，有没有一种方法可以实现可以采用字符串文字的用户定义文字，以便它在编译时实际计算？

可能相关的类似问题:
Can a string literal be subscripted in a constant expression?
User defined literal arguments are not constexpr?
第一个似乎表明至少对于 char const (&str)[N] 这是有效的，并且 GCC 接受它，尽管我承认不能遵循结论。
第二个使用整数文字，而不是字符串文字，最后通过使用模板元编程(我不想要)解决了这个问题。那么显然问题不仅限于字符串文字？

Answer 1

我手头没有 GCC 4.7.2 可以尝试，但是没有静态断言的代码(稍后会详细介绍)可以很好地编译并在编译时执行函数 GCC 4.7.3和 GCC 4.8 .我想您将不得不更新您的编译器。

编译器并不总是允许将评估移动到运行时:一些上下文，如模板参数和 static_assert , 需要在编译时求值，如果不可能则报错。如果您在 static_assert 中使用 UDL如果可能，您将强制编译器在编译时对其进行评估。在我的两次测试中都是如此。

现在，转到 __builtin_constant_p(str) .首先，如文件所示，__builtin_constant_p会产生假阴性(即有时它会为常量表达式返回 0)。

str不能证明是常量表达式，因为它是函数参数。在某些情况下，您可以强制编译器在编译时评估函数，但这并不意味着它从不在运行时评估它:一些上下文从不强制编译时评估(事实上，在某些情况下，编译时评估是不可能的)。 str可以是非常量表达式。

静态断言在编译器看到函数时进行测试，而不是在编译器看到的每次调用时测试一次。这使得您总是在编译时上下文中调用它变得无关紧要:只有主体很重要。因为str有时可以是非常量表达式，__builtin_constant_p(str)在那种情况下不可能是真的:它会产生假阴性，但不会产生假阳性。

为了更清楚:static_assert(__builtin_constant_p("blah"), "")会通过(好吧，理论上它可能会失败，但我怀疑编译器会在这里产生假阴性)，因为 "blah" 始终 是常量表达式，但是 str与 "blah" 不是同一个表达式.

为了完整起见，如果所讨论的参数是数字类型(稍后会详细介绍)，并且您在静态断言之外 进行了测试，您可以得到 the test to return true如果你传递了一个常量，如果你传递了一个非常量则为 false。在静态断言中，它 always fails .

但是! The docs对于 __builtin_constant_p揭示一个有趣的细节:

However, if you use it in an inlined function and pass an argument of the function as the argument to the built-in, GCC will never return 1 when you call the inline function with a string constant or compound literal (see Compound Literals) and will not return 1 when you pass a constant numeric value to the inline function unless you specify the -O option.

如您所见，内置有一个限制 makes the test always return false如果给定的表达式是字符串常量。