c++ - 无法在模板参数中进行函数调用

Question

下面的程序可以正常编译。

#include <bitset>
#include <cmath>

int main()
{
    const int r = std::sqrt(100);
    std::bitset<r> n;
}

$ g++ -Wall -Wextra -pedantic -std=c++11 foo.cpp
$

但是下面的程序编译失败。

#include <bitset>
#include <cmath>

int main()
{
    std::bitset<std::sqrt(100)> n;
}

$ g++ -Wall -Wextra -pedantic -std=c++11 bar.cpp 
bar.cpp: In function ‘int main()’:
bar.cpp:6:31: error: conversion from ‘__gnu_cxx::__enable_if<true, double>::__type {aka double}’ to ‘long unsigned int’ not considered for non-type template argument
     std::bitset<std::sqrt(100)> n;
                               ^
bar.cpp:6:31: error: could not convert template argument ‘std::sqrt<int>(100)’ to ‘long unsigned int’
bar.cpp:6:34: error: invalid type in declaration before ‘;’ token
     std::bitset<std::sqrt(100)> n;
                                  ^
bar.cpp:6:33: warning: unused variable ‘n’ [-Wunused-variable]
     std::bitset<std::sqrt(100)> n;
                                 ^

在我看来，这两个 C++ 程序是等价的。为什么第二个不能编译而第一个可以编译？

更新

有些答案说 std::sqrt() 通常不声明为 constexpr 但在 gcc 上通过声明 constexpr< 扩展了它。但它仍然没有回答我的问题。

如果 std::sqrt() 没有声明为 constexpr，那么两个程序都应该无法编译。

如果 std::sqrt() 在 gcc 中声明为 constexpr，那么两个程序都应该编译成功。

为什么只有第一个程序编译通过，而第二个程序编译失败？

Answer 1

第一个程序可能会为您编译，但它不可移植，因为 std::sqrt 函数未按标准指定为 constexpr。看来 GCC 已决定将其设为 constexpr:

template<typename _Tp>
  inline _GLIBCXX_CONSTEXPR
  typename __gnu_cxx::__enable_if<__is_integer<_Tp>::__value,
                                  double>::__type
  sqrt(_Tp __x)
  { return __builtin_sqrt(__x); }

但另一个标准库实现可能没有 constexpr std::sqrt 函数，所以您的第一个程序不会在那里编译。

让我们简化代码，并稍微修改一下，以便准确涉及相关概念:

constexpr std::size_t r = 10.0;
std::bitset<r> b1;      // OK
std::bitset<10.0> b2;   // ill-formed

看起来 b1 和 b2 的声明确实应该以相同的方式处理，但是模板参数的隐式转换规则比规则更严格用于其他地方的隐式转换。

根据标准，当模板参数的类型(此处为 double)与传递给它的模板参数的类型(此处为 std::size_t )，只允许一组受限制的转换，即“转换常量表达式中允许的转换” ([temp.arg.nontype]/5)。根据 [expr.const]/3，转换后的常量表达式只能涉及以下转换:

• 用户定义的转化
• 左值到右值的转换
• 综合促销
• 缩小转化率以外的整体转化率

在此上下文中不允许进行浮点整数转换，即使它在 r 的初始化中是允许的。