C++1y/14 : Error handling in constexpr functions?

Question

假设我想编写一个执行整数平方根的 C++1y/14 constexpr 函数:

constexpr int constexpr_isqrt(int x);

我想执行完整性检查以确保 x 是非负数:

constexpr int constexpr_isqrt(int x)
{
    if (x < 0)
        ???

    ...
}

上面的???应该写什么？

理想情况下，如果函数是在常量上下文中计算的，它应该会导致编译时错误，如果在运行时调用时会出现运行时错误(例如中止或抛出异常)。

Answer 1

你很幸运，有办法!即使在 C++11 中!使用异常(exception):

#include <iostream>
#include <stdexcept>

constexpr int foo(int a)
{
    return (a >= 0) ? a : throw std::invalid_argument("Negative!");
}

template <int n>
struct Foo
{
};

int main()
{
    Foo<foo(1)> f1();  // fine, guaranteed compile time
    Foo<foo(-1)> f2(); // bad, compile time error
    foo(1);            // fine, not necessarily at compile time
    try
    {
        foo(-1);       // fine, definitively not at compile time
    }
    catch ( ... )
    {
    }
    return 0;
}

演示:http://ideone.com/EMxe2K

GCC 对于不允许的情况有一个相当好的错误消息:

prog.cpp: In function ‘int main()’:
prog.cpp:17:12:   in constexpr expansion of ‘foo(-1)’
prog.cpp:6:63: error: expression ‘<throw-expression>’ is not a constant-expression
  return (a >= 0) ? a : throw std::invalid_argument("Negative!");

对于看起来像的 C++1y constexpr 函数

constexpr foo(int a)
{
    if ( a < 0 )
    {
        // error!
    }
    ++a;
    //something else
    return a;
}

你可以通过引入一个新函数来使用上面的模式:

constexpr foo_positive(int a)
{
   ++a;
   //something else
   return a;
}

constexpr int foo(int a)
{
   return (a >= 0) ? foo_positive(a) : throw std::invalid_argument("Negative!");
}

或者你只是写

constexpr foo(int a)
{
    if ( a < 0 )
    {
        throw std::invalid_argument("Negative!");
    }
    ++a;
    //something else
    return a;
}