是否可以在编译时检查 const 值是否已知？

Question

目前我正在重写/扩展我的 C++ 实用程序库，并考虑到新的 C++11 功能。其中一个新增功能是一个模板类，它给出了一组数字的最大值，希望在编译时。

template<typename T, T... Xs> class ConstMax
{
private:
    template<typename... Ts> static constexpr T Max(Ts... xs);

    template<typename Tx> static constexpr T Max(Tx x)
    {
        return x;
    }

    template<typename T1, typename T2, typename... Ts> static constexpr T Max(T1 x, T2 y, Ts... xs)
    {
        return y > x ? Max<T2, Ts...>(y, xs...) : Max<T1, Ts...>(x, xs...);
    }

public:
    static const T Value = Max(Xs...);
};

这个类的一个示例使用：

int max = ConstMax<int, 1, 8, 66, 32, 90, 12, 33>::Value;

这里是另一个例子，它可能使验证 ConstMax<...>::Value 是否在编译时实际被评估变得更加困难：

template<typename... Ts> class Variant
{
public:
    static const size_t MaxValueSize = ConstMax<size_t, sizeof(Ts)...>::Value;
};

这导致max = 90。我使用 gdb 遍历了这段代码，似乎在分配 max 期间没有执行任何函数调用。

我的问题：

1. 我可以安全地假设ConstMax<...>::Value 在编译时总是已知的吗？
2. 有没有办法检查 constexpr 函数/方法是否在编译时被评估？
3. 我了解定义为constexpr 的成员/方法/函数不一定在编译时进行评估，Value 被定义为static const 的事实是否会对此有所改变，或者我是否最好执行此特定情况作为递归模板类？

Answer 1

要检查表达式是否为 constexpr（即常量表达式），您可以使用 std::integral_constant 类型特征，如下所示：

#include <iostream>
#include <type_traits>

template<typename T, T... Xs> class ConstMax {
  template<typename... Ts> static constexpr T Max(Ts... xs);
  template<typename Tx> static constexpr T Max(Tx x) { return x;}
  template<typename T1, typename T2, typename... Ts>
  static constexpr T
  Max(T1 x, T2 y, Ts... xs) {
        return y > x ? Max<T2, Ts...>(y, xs...) : Max<T1, Ts...>(x, xs...);
  }
public:
    static const T Value = Max(Xs...);
};

int main() {
 std::cout << std::integral_constant<int, ConstMax<int, 1, 8, 66, 32, 90, 12, 33>::Value>::value << std::endl;   
}

Live Demo

如果不是constexpr，它将中断编译过程。

Answer 2

1. 我可以安全地假设 ConstMax<...>::Value 在编译时总是已知的吗？

是的，因为它是用常量表达式初始化的。但我会将Value 修改为constexpr 而不仅仅是const。

1. 有没有办法检查 constexpr 函数/方法是否在编译时进行评估？

是的。尝试在 constexpr 表达式中使用它们。如果它有效，它们将在编译时进行评估。如果它无法编译，那么它不会在编译时被评估。

1. 我了解定义为 constexpr 的成员/方法/函数不一定在编译时进行评估，Value 被定义为静态 const 的事实是否会对此有所改变，或者我最好将这种特定情况作为递归模板类来实现?

如果您在常量表达式中使用成员，您将强制它们在编译时进行评估。所以如果你在乎的话，我会确保在常量表达式中评估它们（通过constexpr）。