gcc 是否将非常量表达式函数的内置函数视为常量表达式

Question

请查看更新以获得更好的问题示例。原始代码混合了一些混淆图片的问题：

这个问题Why can I call a non-constexpr function inside a constexpr function?提供了以下代码

#include <stdio.h>

constexpr int f()
{
    return printf("a side effect!\n");
}

int main()
{
    char a[f()];
    printf("%zd\n", sizeof a);
}

我的回答是格式错误，但gcc 4.8.2 允许它（see it live）。

但是，如果我们使用-fno-builtin 标志gcc 会产生错误（see it live）：

error: call to non-constexpr function 'int printf(const char*, ...)'
     return printf("a side effect!\n");
                                     ^

所以seems gcc 将其内置版本的printf 视为常量表达式。 gcc documents builtins here 但没有记录这种情况，即非 constexpr 函数的内置函数可以被视为常量表达式。

如果确实如此：

• 允许编译器这样做吗？
• 如果他们被允许，他们是否不必记录它以符合要求？
• 这是否可以被视为扩展，如果是这样，这似乎需要一个警告，因为 C++ draft standard 部分 1.4 实施合规性 段落 8 说（ 强调我的）：

只要不改变任何格式良好的程序的行为，符合标准的实现可能具有扩展（包括额外的库函数）。 根据本国际标准，诊断使用此类格式错误的扩展程序的程序需要实现。然而，这样做之后，他们就可以编译和执行这样的程序了。

更新

正如凯西指出的那样，原始问题中发生了一些事情，使其成为一个糟糕的例子。一个简单的例子是使用不是 constexpr 函数的std::pow：

#include <cmath>
#include <cstdio>

constexpr double f()
{
    return std::pow( 2.0, 2.0 ) ;
}

int main()
{
    constexpr double x = f() ;

    printf( "%f\n", x ) ;
}

编译和构建没有警告或错误 (see it live)，但添加 -fno-builtin 会产生错误 (see it live)。注：why math functions are not constexpr in C++11:

error: call to non-constexpr function 'double pow(double, double)'
     return std::pow( 2.0, 2.0 ) ;
                               ^

Answer 1

是的，gcc 正在考虑将一些 builtin functions 视为 constexpr，即使标准并未明确将它们标记为此类。我们可以在gcc 错误报告[C++0x] sinh vs asinh vs constexpr 中找到专门与cmath 中的数学函数相关的讨论，其中说：

LWG 2013 似乎确实允许 GCC 将这些函数视为 constexpr。 所以，固定为 4.7

指的是LWG issue 2013，其最初提议的解决方案是将以下内容添加到17.6.5.6 部分[constexpr.functions]（强调我的未来）：

[...]此外，实现可以声明任何函数 constexpr 如果该函数的定义满足必要 约束[...]

但在 C++11 之后，分辨率反转，最终的分辨率为：

[...]实现不应声明任何标准库函数 作为 constexpr 的签名，但明确表示的除外 需要。[..]

所以这是当前（在 C++14 中）a explicitly non-conforming extension，据我所知，这在 C++11 中是不合格的，因为它会改变可观察的行为，因此不会通过as-if 规则允许。

Jonathan Wakely 指出了 libstdc++ 邮件列表讨论：PR libstdc++/49813 revisited: constexpr on functions (and builtins)，由于上述问题，讨论了重新打开上述错误报告：

我认为我们应该根据实际分辨率重新打开错误 LWG 2013（禁止添加 constexpr）。

FE 不应将内置函数视为严格遵守的 constexpr 模式。

我们应该从 中完全删除 _GLIBCXX_CONSTEXPR 或者 使其以 __STRICT_ANSI__ 为条件。

Answer 2

GCC 确实不将f() 视为常量表达式。查看the first sample program you linked 的诊断：

main.cpp：在函数“int main()”中：
main.cpp:10:19：警告：ISO C++ 禁止可变长度数组“a”[-Wvla]
         字符 a[f()];
                   ^

编译器不认为f() 是一个常量表达式，程序实际上是在使用允许可变长度数组的 GCC 扩展 - 具有非常量大小的数组。

如果改程序强制f()变成常量表达式：

int main() {
    constexpr int size = f();
    char a[size];
    printf("%zd\n", sizeof a);
}

GCC does report an error:

main.cpp：在函数“int main()”中： main.cpp:10:32：在 'f()' 的 constexpr 扩展中 main.cpp:5:41: 错误：'printf(((const char*)"a side effect!\012"))' 不是常量表达式 return printf("副作用！\n"); ^