c++ - 模板类中的编译时计数器

Question

我有一个我使用多年的编译时计数器，灵感来自 these answers .它在 C++03/11 中运行，据我测试，在主要编译器上运行得相对较好:

namespace meta
{
    template<unsigned int n> struct Count { char data[n]; };
    template<int n> struct ICount : public ICount<n-1> {};
    template<> struct ICount<0> {};

    #define MAX_COUNT 64
    #define MAKE_COUNTER( _tag_ ) \
        static ::meta::Count<1> _counter ## _tag_ (::meta::ICount<1>)
    #define GET_COUNT( _tag_ ) \
        (sizeof(_counter ## _tag_ (::meta::ICount<MAX_COUNT + 1>())) - 1)
    #define INC_COUNT( _tag_ ) \
        static ::meta::Count<GET_COUNT(_tag_) + 2> _counter ## _tag_ (::meta::ICount<2 + GET_COUNT(_tag_)>)
}

下面的测试compiles and runs perfectly (预期输出为 0 1 2 3 ):

struct Test
{
    MAKE_COUNTER( uu );

    static const unsigned int a = GET_COUNT( uu );
    INC_COUNT( uu );
    static const unsigned int b = GET_COUNT( uu );
    INC_COUNT( uu );
    static const unsigned int c = GET_COUNT( uu );
    INC_COUNT( uu );
    static const unsigned int d = GET_COUNT( uu );

};

template<typename T>
void test()
{
    std::cout << T::a << " " << T::b << " " << T::c << " " << T::d << "\n";
}

int main()
{
    test<Test>();
}

但是，我发现了一个案例，我看到 clang 和 gcc 发生了非常奇怪的行为。如果你改变 Test成为模板结构，以 int 为例( template<int> struct Test 和 test<Test<42> >() in main )，clang and gcc both fail to compile ，提示我正在重新定义计数器函数(而 msvc 编译它没有问题)。由于某种原因，编译器无法计算模板类中的 sizeof。

clang 在第三个 INC_COUNT 找到错误, 而 gcc 在第二个找到它。

我手动展开了这个宏，并且:

• 对于 clang，它给出

  static ::meta::Count<GET_COUNT(uu)+2> _counteruu(::meta::ICount<(sizeof(_counteruu(::meta::ICount<65>())) - 1)+2>);
  //                                                              ^                                            ^
  

  删除带下划线的括号即可解决问题。

• 对于 gcc:移动 +2在 sizeof 之前是唯一的解决方法

令人遗憾的是，当包含在宏中时，这些变通办法似乎不起作用。这就像编译器在一段时间后忘记了如何计算 sizeof 的结果......

为什么会这样？我做错了什么，还是只是编译器错误(因为 clang 和 gcc 甚至不报告同一行)？

注意:我知道there is a gcc bug about this counter .问题不在于这个错误。

Answer 1

您的代码格式错误，无需诊断。 §3.3.7/1，第二个要点¹:

A name N used in a class S shall refer to the same declaration in its context and when re-evaluated in the completed scope of S. No diagnostic is required for a violation of this rule.

您使用重载决策来选择 _counteruu 的适当重载.但是，在例如的初始化程序中a ，选择了一个重载(=声明)，如果我们要在 Test 结束时执行重载决议，则不会选择该重载，例如在 d 的初始化程序中.因此 _counteruu在 Test 的完整范围内重新评估时，引用另一个不同的声明.

要准确显示我指的是哪些调用，请考虑 Test 的预处理定义:

struct Test
{
    // (1)
    static ::meta::Count<1> _counteruu (::meta::ICount<1>);
    static const unsigned int a = (sizeof(_counteruu (::meta::ICount<64 + 1>())) - 1);
    // (2)
    static ::meta::Count<(sizeof(_counteruu (::meta::ICount<64 + 1>())) - 1) + 2> _counteruu (::meta::ICount<(sizeof(_counteruu (::meta::ICount<64 + 1>())) - 1) + 2>);
    static const unsigned int b = (sizeof(_counteruu (::meta::ICount<64 + 1>())) - 1);
    // (3)
    static ::meta::Count<(sizeof(_counteruu (::meta::ICount<64 + 1>())) - 1) + 2> _counteruu (::meta::ICount<(sizeof(_counteruu (::meta::ICount<64 + 1>())) - 1) + 2>);
    static const unsigned int c = (sizeof(_counteruu (::meta::ICount<64 + 1>())) - 1);
    // (4)
    static ::meta::Count<(sizeof(_counteruu (::meta::ICount<64 + 1>())) - 1) + 2> _counteruu (::meta::ICount<(sizeof(_counteruu (::meta::ICount<64 + 1>())) - 1) + 2>);
    static const unsigned int d = (sizeof(_counteruu (::meta::ICount<64 + 1>())) - 1);

};

简化产量

struct Test
{
    // (1)
    static ::meta::Count<1> _counteruu (::meta::ICount<1>);
    static const unsigned int a = (sizeof(_counteruu (::meta::ICount<65>())) - 1);
    // (2)
    static ::meta::Count<2> _counteruu (::meta::ICount<2>);
    static const unsigned int b = (sizeof(_counteruu (::meta::ICount<65>())) - 1);
    // (3)
    static ::meta::Count<3> _counteruu (::meta::ICount<3>);
    static const unsigned int c = (sizeof(_counteruu (::meta::ICount<65>())) - 1);
    // (4)
    static ::meta::Count<4> _counteruu (::meta::ICount<4>);
    static const unsigned int d = (sizeof(_counteruu (::meta::ICount<65>())) - 1);
};

我们现在可以清楚地看到该机制是如何工作的:重载解析将优先于 ICount< 时最后添加的重载。 一些足够大的数字 >由于派生到基础转换的排名方式而被传递。但是，a 的初始化程序中的调用将选择第一个过载；但是重新评估这个初始化器会选择最后一个。

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¹ 这个要点也存在于 C++03 中，但在 §3.3.6 中。