c++ - 用于编译时强制 constexpr 函数评估的单个表达式助手可能吗？

Question

@cyberpunk_正在努力实现某些目标并提出一些问题，但所有的追求都归结为:

是否可以构建一个工具来强制执行 constexpr 函数的编译时评估？

int f(int i) {return i;}
constexpr int g(int i) {return i;}

int main()
{
    f(at_compilation(g, 0));
    int x = at_compilation(g, 1);
    constexpr int y = at_compilation(g, 2);
}

在所有情况下，at_compilation 强制执行 g 的编译时评估。

at_compilation 不需要采用这种形式。

要求

• 允许任何(原生数字)文字类型作为 constexpr 函数的输入。
  • 这也可以根据函数参数类型进行硬编码。
• 允许任何(原生数字)文字类型作为输出，这是 constexpr 函数调用的结果。
  • 这也可以根据函数返回类型进行硬编码。

理想的

• 减少了宏的使用，但不要害怕使用。
• 通用(不是类型硬编码)。
• 支持任何文字类型。最后，任何数字原生文字类型都是必需的。

相关问题:

1. When does a constexpr function get evaluated at compile time?
2. Forcing a constant expression to be evaluated during compile-time?
3. Passing any function as a template parameter?
4. Where in the C++11 standard does it specify when a constexpr function can be evaluated during translation?

带有相关代码示例的答案:

• 1
• 2
• 3 (这个有一个说明性的 AT_COMPILATION 宏)

所有代码示例都有关于要求的限制。

关于这在 C++ 中如何不可行的明确解释也是一个很好的答案。

根据 @K-ballo 我怀疑这是不可能的/@Herb Sutter answer其中指出“并且结果也用于常量表达式”。这不是我以前关于 constexpr 函数的概念的一部分，我首先认为只是将文字(或其他编译时输入)作为参数传递就足以保证(按标准)它在编译时被评估-时间。

已经假设 constexpr 函数的目的是它们可以在必要时适应常量表达式情况，例如数组边界。没关系。鉴于此，这个问题是关于将它们用作编译时间计算工具的黑客攻击。无论是好事还是坏事都无关紧要。

Answer 1

我认为这是不可能的，因为编译器只需要计算在编译时使用的值，并且没有通用表达式可以使用类类型值的每个部分。初始化私有(private)成员的计算甚至可能无法强制执行，因为您将依赖公共(public) constexpr 成员函数来使用结果。

如果您可以通过以下方式访问对象表示

static_cast< char const * >( static_cast< void const * >( & const_value ) )

然后可以对计算结果进行校验和(并将结果用作整数常量表达式)，迫使编译器执行所有没有实际意义的计算。但是从 void * 到 char * 的强制转换在常量表达式中是不允许的，并且同样试图用 union 完成相同的操作。即使允许，如果构造函数留下一个字节未初始化，则在常量表达式中也禁止使用未初始化的值。

因此，即使 C++ 有更好的内省(introspection)工具，仍然不可能恢复 constexpr 函数执行的工作以人为地使用某些成员而不使用其他成员。

需要说明的是(即使它重复了这个问题)，没有理由需要这个。如果需要，该语言已经要求检查所有可以在编译时计算，并且强制编译器非惰性地计算纯值的唯一影响是使其变慢并使用更多内存.

编辑(问题被彻底改变)

如果您有多个返回标量类型的函数，并且希望确保其中一些函数在某些参数下作为常量表达式工作，则使用 static_assert 编写测试用例。

constexpr int g(int i) {return i;}
int i = 5;
static_assert( g( 3 ) == 0, "failure 1" );
static_assert( g( i ) == 5, "failure 2" );

如果您不想修复结果值，则丢弃它们。 (不幸的是，GCC may optimize out the non-constant 是此类表达式的一部分，因此您可能需要在该平台上做一些更巴洛克式的事情。

static_assert( g( i ) == 5 || true, "failure only if not constexpr" );

至于将其封装到一个宏中，其他链接的问题似乎解决了很多问题。如果您想扩展其中一个答案或修复特定错误，最好解释错误，而不是让我们阅读这么多文献并从头开始。