c++ - 是否可以在 C++14 中分配和验证 constexpr 结构？

Question

我实现了 getop() in C++ 。这是一门充满各种花哨功能的类(class)。

这些铃声之一是验证用户在编译时输入有效选项的方法。我已经有了部分标志(此处未显示)，但我一直在尝试使其适用于 struct 选项，但目前我还没有取得太大成功。

首先，代码允许我使用 define_option() 函数定义选项数组。我希望能够以任何顺序指定选项结构的字段，并对它们进行一些健全性检查。所以我使用模板函数的参数列表。每个参数都是一个当场实例化的类，然后 define_option() 为每个字段选择正确的类，提取值。

到目前为止，一切都很顺利。相当基础的 C++。

我遇到问题的地方是在 define_option() 类中。举例来说，我要尝试以下操作:

... define_option(...)
{
    ...
    option opt = { ... };
    static_assert(opt.f_short_name != '\0', "this failed");
    ...
}

这里我得到一个错误。 static_assert() 告诉我 opt 不是常量。

a.cpp:168:1: error: non-constant condition for static assertion

接下来我的步骤是将 opt 变量标记为 constexpr (错误表明要执行此操作来解析 static_assert())。 )

... define_option(...)
{
    ...
    constexpr option opt = { ... };
    ...
}

现在，即使没有 static_assert()，代码也无法编译。我收到以下错误:

a.cpp:168:5: error: ‘args#0’ is not a constant expression

我认为在 define_option() 函数中这并不是真正可行的，尽管可以检查结果选项列表，如下面的工作示例所示。因此，最终 opt 全局变量是一个在编译时完全定义的静态变量(不需要在运行时在表上重新工作的代码)，但这对我没有帮助，因为我无法使确保每个选项的参数都能按预期工作。

我有一个online running sample关于 coliru。

// compiled with: g++ -std=c++14 -o a ~/tmp/a.cpp
//
#include <iostream>

typedef char32_t            short_name_t;
constexpr short_name_t      NO_SHORT_NAME = L'\0';

struct option
{
    short_name_t        f_short_name = NO_SHORT_NAME;
    char const *        f_name = nullptr;
};


template<typename T, T default_value>
class OptionValue
{
public:
    typedef T   value_t;

    constexpr OptionValue<T, default_value>()
        : f_value(default_value)
    {
    }

    constexpr OptionValue<T, default_value>(T const v)
        : f_value(v)
    {
    }

    constexpr value_t get() const
    {
        return f_value;
    }

private:
    value_t     f_value;
};


class ShortName
    : public OptionValue<short_name_t, NO_SHORT_NAME>
{
public:
    constexpr ShortName()
        : OptionValue<short_name_t, NO_SHORT_NAME>()
    {
    }

    constexpr ShortName(short_name_t name)
        : OptionValue<short_name_t, NO_SHORT_NAME>(name)
    {
    }
};


class Name
    : public OptionValue<char const *, nullptr>
{
public:
    constexpr Name()
        : OptionValue<char const *, nullptr>()
    {
    }

    constexpr Name(char const * name)
        : OptionValue<char const *, nullptr>(name)
    {
    }
};


template<typename T, typename F, class ...ARGS>
constexpr typename std::enable_if<std::is_same<T, F>::value, typename T::value_t>::type find_option(F first, ARGS ...args)
{
    return first.get();
}


template<typename T, typename F, class ...ARGS>
constexpr typename std::enable_if<!std::is_same<T, F>::value, typename T::value_t>::type find_option(F first, ARGS ...args)
{
    return find_option<T>(args...);
}



template<class ...ARGS>
constexpr option define_option(ARGS ...args)
{
    option opt =
    {
        .f_short_name =          find_option<ShortName   >(args..., ShortName()),
        .f_name =                find_option<Name        >(args...),
    };

    return opt;
}


constexpr option const opt[] =
{
    define_option(
        Name("--help"),
        ShortName('h')
    )
};


// this test works as expected here
// but it does not work from inside define_option()
//
static_assert(opt[0].f_name[0] != '-', "Wrong start?!");

int main(int argc, char * argv [])
{

    std::cerr << "opt[0].f_short_name = " << opt[0].f_short_name << std::endl;

    return 0;
}

目前我只能使用 C++14。如果有 C++17 解决方案，我仍然会感兴趣。

Answer 1

只需添加一些使调用变得非恒定的内容即可。比如说，抛出异常。

template<class ...ARGS>
constexpr option define_option(ARGS ...args)
{
    option opt =
    {
        .f_short_name =          find_option<ShortName   >(args..., ShortName()),
        .f_name =                find_option<Name        >(args...),
    };
    if(/* check fails */) throw something;

    return opt;
}

然后当你尝试这样做

constexpr option const opt[] =
{
    define_option(
        Name("--help"),
        ShortName('h')
    )
};

并且检查失败，编译器会提示对 define_option 的调用不是常量表达式，不能用于初始化 constexpr 变量。

如果在运行时调用此函数，您甚至可以设置某些东西来产生链接器错误。参见例如this question .