c++ - 为什么reinterpret_cast不是constexpr？

Question

考虑以下代码片段:

static constexpr uint8_t a = 0;
static constexpr const int8_t *b = reinterpret_cast<const int8_t *>(&a);

这无法通过 error: a reinterpret_cast is not a constant expression 进行编译，因为the C++ standard forbids使用reinterpret_cast在constexpr .

但是，如果我想将值 b 存储在 PROGMEM 中，编译会成功。 (对于 AVR 微 Controller ):

static constexpr uint8_t a = 0;
static const int8_t PROGMEM *const b = reinterpret_cast<const int8_t *>(&a);

在这种情况下，编译器能够证明表达式 reinterpret_cast<const int8_t *>(&a)是编译时常量，因为它将其结果(指向某个包含零的字节的地址)插入到二进制文件的程序空间中:

_ZL1g:
  .zero   1
  .section        .progmem.data,"a",@progbits
  .type   _ZL1b, @object
  .size   _ZL1b, 2
_ZL1b:
  .word   _ZL1g

另外，我的理解是 reinterpret_cast是一个编译时指令。那么为什么它不能在constexpr内部使用呢？ ？

Answer 1

在运行时，C++ 语言具有未定义行为的概念。在某些(明确指定的)条件下，程序具有未定义的行为，这意味着它可以表现出任何行为:它可以崩溃，它可以永远挂起，它可以打印乱码，它可以看起来正常工作，或者它可以做任何事情。其存在原因的一个简单解释是性能。

在运行时这是一种权衡(如果你愿意的话，这是一种妥协)，但在编译时这是 Not Acceptable 。如果标准允许在编译时使用 UB，那么不仅在编译程序或无限编译时发生崩溃是合法的，而且您永远无法确定编译后的可执行文件的有效性。

因此，任何形式的 constexpr 都必须 100% 没有未定义行为。对此无一异常(exception)。没有余地。

UB 的一个臭名昭著的来源是reinterpret_cast。 reinterpret_cast 的有效使用非常少，大多数都会导致 UB。另外，实际上不可能检查使用是否有效。所以编译期间不允许使用reinterpret_cast，即constexpr中不允许使用。