c++ - 注册为模板参数

Question

我正在寻找一种使用 gcc 4.8.4 将嵌入式设备寄存器传递给 C++ 模板的方法。在描述嵌入式设备的数据表中，寄存器的地址通常作为原始内存位置给出(例如 0x40008000)。

当我测试软件时，我想使用静态整数作为寄存器来查看寄存器值是否设置正确。

所以基本上一些设备外围设备的包装器归结为一个类，它的寄存器地址作为模板参数给出:

template < volatile std::uint32_t* Reg >
struct peripheral {};

测试工作正常:

std::uint32_t reg;
peripheral< &reg > mocked;

但是当我想用给定地址的固定数据表实例化模板时:

peripheral< reinterpret_cast< std::uint32_t* >( 0x40008000 ) > mocked;

gcc 提示:无法将模板参数 '1073774592u' 转换为 'volatile uint32_t* {aka volatile long unsigned int*}。 clang 对此没有提示。

如果我使用以整数形式给出的地址作为模板参数，我在测试期间使用模拟寄存器的地址实例化模板时会遇到问题:

template < std::intptr_t Reg >
struct peripheral {};

std::uint32_t reg;
peripheral< reinterpret_cast< std::intptr_t >( &reg ) > mocked;

这会导致错误:从常量表达式中的指针类型“uint32_t* {aka long unsigned int*}”转换为算术类型“intptr_t {aka int}”。

我可以想到两种解决方案:

1) 使用指针作为模板参数，使用全局变量作为寄存器，并使用一些链接器脚本魔术固定寄存器的地址。

2) 使用特殊的寄存器类型，这些寄存器类型具有到外设模板的通用接口(interface)，但用于测试和实际应用的实现却截然不同。

但我正在寻找一种更简单的方法来完成此任务。有什么想法、指示或评论吗？

Answer 1

在常量表达式中不允许执行 reinterpret_cast<>(编译器也会告诉您)；另见 Constant expressions 。

我建议如下(另见 C++11 constexpr function's argument passed in template argument ):

#include <cstdint>
#include <cassert>

template<typename PtrT, PtrT Ptr>
struct peripheral
{
  static void* const value;

  template<typename T>
  static T* as() noexcept
  { return static_cast<T*>(value); }
};

#define PERIPHERAL(addr) peripheral<decltype((addr)), (addr)>

std::uint32_t reg = 0;

int main() {
   peripheral<std::uintptr_t, 0x42> mocked1;
   peripheral<volatile std::uint32_t*, &reg> mocked2;
   PERIPHERAL(0x42) mocked3;
   PERIPHERAL(&reg) mocked4;
   assert((mocked3.value == PERIPHERAL(0x42)::as<void*>()));
   return 0;
}