c++ - 启用 c++11 时 c++ 递归模板的奇怪行为

Question

我试图理解我收到的一些递归 C++ 模板代码，但遇到了一些奇怪的行为。出于某种原因，编译器似乎能够在编译时添加两个值，但必须在运行时进行左移。即便如此，只有当我尝试在启用 c++11 的情况下进行构建时才会出现问题。

代码(我已经归结，你稍后会看到)定义了两对模板——一对名为 shft 和 shft_aux 和一对名为 add 和 add_aux 递归生成它们自己。顺便说一句，add 模板不应该有用，它的唯一目的是演示问题，而不是生成实际的 min 值。

如果我在没有命令行参数的情况下编译这段代码，它编译得很好。但是，如果我指定 -std=c++11 -stdlib=libc++，add_aux 上的 static_assert 仍然可以，但 shft_aux 上的 static_assert 现在会生成编译时错误，提示 static_assert expression is not整型常量表达式。

为什么左移与加法的处理方式不同？

谢谢， 克里斯

附注我正在使用 clang++ 版本 Apple LLVM version 5.1 (clang-503.0.38)(基于 LLVM 3.4svn)

#include <climits>

template <unsigned size> struct shft; // forward

template <unsigned size>
struct shft_aux
{
    static const int min = shft<size>::min;
};

template <unsigned size>
struct shft
{
    typedef shft_aux<size - 1> prev;
    static const int min = prev::min << CHAR_BIT;
};

// Base specialization of shft, puts an end to the recursion.
template <>
struct shft<1>
{
    static const int min = SCHAR_MIN;
};


// -----

template <unsigned size> struct add; // forward

template <unsigned size>
struct add_aux
{
    static const int min = add<size>::min;
};

template <unsigned size>
struct add
{
    typedef add_aux<size - 1> prev;
    static const int min = prev::min + CHAR_BIT;
};

// Base specialization of add, puts an end to the recursion.
template <>
struct add<1>
{
    static const int min = SCHAR_MIN;
};


// -----

int main()
{
    static_assert(shft_aux<sizeof(int)>::min < 0, "min is not negative");
    static_assert(add_aux<sizeof(int)>::min < 0, "min is not negative");

    return 0;
}

Answer 1

C++11 标准，[expr.shift]/2

The value of E1 << E2 is E1 left-shifted E2 bit positions; vacated bits are zero-filled. If E1 has an unsigned type, [...]. Otherwise, if E1 has a signed type and non-negative value, and E1*2^E2 is representable in the result type, then that is the resulting value; otherwise, the behavior is undefined.

[强调我的]

这受到 DR1457 的轻微影响这使得移动进入“符号位”定义的行为:

Otherwise, if E1 has a signed type and non-negative value, and E1*2^E2 is representable in the corresponding unsigned type of the result type [...].

无论如何，在 OP 中，E1是负的，所以这仍然是未定义的行为。因此，它不允许在常量表达式中使用:

[expr.const]/2 A conditional-expression is a core constant expression unless it involves one of the following as a potentially evaluated subexpression [...]

• [...]
• a result that is not mathematically defined or not in the range of representable values for its type;

那个点已经改变了(DR1313)；在 n3485 中它说:

• an operation that would have undefined behavior [ Note: including, for example, signed integer over- flow (Clause 5), certain pointer arithmetic (5.7), division by zero (5.6), or certain shift operations (5.8) — end note ];

---

[类.静态数据]/3

If a non-volatile const static data member is of integral or enumeration type, its declaration in the class definition can specify a brace-or-equal-initializer in which every initializer-clause that is an assignment-expression is a constant expression

---

结论:转移SCHAR_MIN不是常量表达式，因此您不能在静态数据成员的类内初始化程序中执行此操作。

提示:总是用-Wall -Wextra -pedantic编译.不使用参数 IMO 对于 g++ 和兼容的编译器来说不是一个好主意。 g++/clang++ 默认使用 gnu99模式 ( see clang doc )，它是 C++98 AFAIK 的扩展。此外，您会错过许多重要的警告。