非依赖条件上的条件 constexpr

Question

假设我有一个配置函数要由库的用户定义，它可能是也可能不是constexpr。

constexpr int iterations() { return 10; }
// Or maybe:
int iterations() { return std::atoi(std::getenv("ITERATIONS")); }

// I'm okay with requiring the constexpr version to be:
constexpr auto iterations() { return std::integral_constant<int, 10>{}; }

现在我有一个函数根据iterations() 的值具有不同的行为，但是如果iterations 是，这个函数应该是constexpr，因为我希望用户能够在constexpr 中使用它如果他们将库配置为允许：

/*constexpr*/ std::uint32_t algorithm(std::uint32_t x) {
    auto const iterations = ::iterations();

    // For illustration purposes
    for (int i = 0; i < iterations; ++i) {
        x *= x;
    }

    return x;
}

如果iterations() 是constexpr，我可以对algorithm 做些什么来创建函数constexpr？简而言之，我想要像constexpr(constexpr(::iterations())) 这样的东西。

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请注意，“有条件的constexpr”通常依赖于模板参数，如Conditionally constexpr member function，在这种情况下可以使用constexpr关键字，但在这种情况下，我希望constexpr是有条件的不是模板参数的东西，而是一个静态已知的函数。将algorithm 标记为constexpr 是compilation error：

error: call to non-'constexpr' function 'bool iterations()'

Answer 1

您可以通过确保存在 一些 组模板参数和函数参数来使编译器诊断保持沉默，即使 ::iterations() 不是 一个常量表达式。例如：

template <bool True = true>
constexpr std::uint32_t algorithm(std::uint32_t x) {
    if constexpr (True) {
        auto const iterations = ::iterations();

        for (int i = 0; i < iterations; ++i) {
            x *= x;
        }

        return x;
    } else {
        return 0;
    }
}

algorithm<false>(meow) 是一个常量表达式，只要meow 是，所以编译器不能抱怨 (https://godbolt.org/z/GvE9ME)。

Answer 2

从您的回答中获得灵感，您可以使用概念来强制 iteration() 返回一个整数常量。

重要的部分是记住algorithm()ha 是一个模板函数或概念（requires）不能工作，所以你可以强加一个未使用和默认的模板参数

//VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV <-- add this to activate `requires`  
  template <typename = void>
  constexpr std::uint32_t algorithm(std::uint32_t x)
          requires is_integral_constant<decltype(::iterations())>
   { return ::algorithm_impl(x, ::iterations()); }

以下是您的简化示例

template <typename T>
constexpr bool is_integral_constant = false;

template <typename T, T value>
constexpr bool is_integral_constant<std::integral_constant<T, value>> = true;

constexpr std::uint32_t algorithm_impl(std::uint32_t x, int iterations) {
    for (int i = 0; i < iterations; ++i) {
        x *= x;
    }

    return x;
}

template <typename = void>
constexpr std::uint32_t algorithm(std::uint32_t x)
        requires is_integral_constant<decltype(::iterations())>
 { return ::algorithm_impl(x, ::iterations()); }

std::uint32_t algorithm(std::uint32_t x) {
    return ::algorithm_impl(x, ::iterations());
}

Answer 3

我可以要求 constexpr 版本为：...std::integral_constant<int, 10>

因为您可以要求函数的 constexpr 版本具有不同的返回类型，所以我们可以检测这种特殊类型并通过使用约束条件来设置 constexpr（C++20 的 requires） .请注意，我们必须将主体进一步包裹在 if constexpr 中，因为编译器仍然会检查函数的主体：

template <typename T>
constexpr bool is_integral_constant = false;

template <typename T, T value>
constexpr bool is_integral_constant<std::integral_constant<T, value>> = true;

constexpr std::uint32_t algorithm_impl(std::uint32_t x, int iterations) {
    for (int i = 0; i < iterations; ++i) {
        x *= x;
    }

    return x;
}

constexpr std::uint32_t algorithm(std::uint32_t x)
        requires is_integral_constant<decltype(::iterations())> {
    if constexpr (is_integral_constant<decltype(::iterations())>) {
        return ::algorithm_impl(x, ::iterations());
    } else {
        // Unreachable, but enough to convince the compiler that there is a
        // constexpr friendly path through the function
        return 0xDEADBEEF;
    }
}

std::uint32_t algorithm(std::uint32_t x) {
    return ::algorithm_impl(x, ::iterations());
}

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