C++编译时常数检测

Question

在某些情况下，库源可用，并且它通常必须支持可变参数，但实际上这些参数通常是常量。

然后，可以通过对常量参数进行特殊处理来优化事物（例如，使用静态数组而不是堆分配），但为此必须首先确定某些东西是否是常量（或者可能定义一些宏，但不太方便） ）。

这是一个有效的实现。

更新：也在这里： http://codepad.org/ngP7Kt1V

1. 它真的是有效的 C++ 吗？
2. 有没有办法摆脱这些宏？ （is_const() 不能是函数，因为函数依赖在数组大小表达式中不起作用；它也不能是模板，因为它也不接受可变参数。）

更新：N 不为 0，编译器不会为 if(N==0) 分支生成任何代码。 如果我们愿意的话，我们可以用同样的方式切换到完全不同的数据结构。 当然它并不完美，但这就是我发布这个问题的原因。

 #include <stdio.h>


struct chkconst {
  struct Temp { Temp( int x ) {} };
  static char chk2( void* ) { return 0; }
  static int  chk2( Temp  ) { return 0; }
};

#define is_const_0(X) (sizeof(chkconst::chk2(X))<sizeof(int))
#define is_const_0i(X) (sizeof(chkconst::chk2(X))>sizeof(char))
#define is_const(X) is_const_0( (X)^((X)&0x7FFFFFFF) )

#define const_bit(X1,bit) (is_const_0i((X1)&(1<<bit))<<bit)
#define const_nibl(X1,bit) const_bit(X1,bit) | const_bit(X1,(bit+1)) | const_bit(X1,(bit+2)) | const_bit(X1,(bit+3)) 
#define const_byte(X1,bit) const_nibl(X1,bit) | const_nibl(X1,(bit+4))
#define const_word(X1,bit) const_byte(X1,bit) | const_byte(X1,(bit+8))
#define const_uint(X1) const_word(X1,0) | const_word(X1,16)
#define const_switch_word( X1, X2 ) (is_const(X1) ? const_word(X1,0) : X2)
#define const_switch_uint( X1, X2 ) (is_const(X1) ? const_uint(X1) : X2)

const int X1 = 222;
const int X2 = printf( "" ) + 333;

char Y1[ const_switch_word(X1,256) ];
char Y2[ const_switch_word(X2,256) ];

template< int N > 
void test( int N1 ) {
  char _buf[N>0?N:1];
  char* buf = _buf;
  if( N==0 ) {
    buf = new char[N1];
  }
  printf( "%08X %3i %3i\n", buf, N, N1 );
}

#define testwrap(N) test< const_switch_word(N,0) >( N )

int main( void ) {
  printf( "%i %i %i\n", X1, is_const(X1), sizeof(Y1) );
  printf( "%i %i %i\n", X2, is_const(X2), sizeof(Y2) );
  testwrap( X1 );
  testwrap( X2 );
}

Answer 1

如果您使用 GCC，请使用 __builtin_constant_p 来告诉您某些内容是否是编译时常量。该文档包括示例，例如

static const int table[] = {
  __builtin_constant_p (EXPRESSION) ? (EXPRESSION) : -1,
  /* ... */
};

Answer 2

is_const 应该更可靠。以 gcc-4.4 为例，如下：

int k=0;
printf("%d\n",is_const(k),is_const(k>0));

prints:

0,1

GCC 是一个相当雄心勃勃的折叠常量表达式，按照标准的说法，它们不是整数常量表达式。 is_const 的一个可能更好的定义可能是：

#define is_const(B)\
(sizeof(chkconst::chk2(0+!!(B))) != sizeof(chkconst::chk2(0+!(B))))

除此之外，你的技术很棒，因为我终于可以编写一个 SUPER_ASSERT 宏，如果断言表达式在编译时检查，则在编译期间检查，否则在运行时检查：

#define SUPER_ASSERT(X) {BOOST_STATIC_ASSERT(const_switch_uint(X,1));assert(X);}

我会研究一下const_switch_xxx() 稍后再说。我不知道如何实现另一种方式，解构/重建技巧非常棒。

Answer 3

如果您可以传入模板参数，那么它一定是 constexpr（编译时表达式的标准术语）。如果它不是通过模板参数传递的，那么它不是 constexpr。这是没有办法解决的。

更容易的是使用 alloca 手动滚动堆栈分配的可变长度数组类。这将保证数组的堆栈分配，无论它们是否是静态的。此外，您还可以获得与 vector/boost::array 相同的迭代功能。

        #define MAKE_VLA(type, identifier, size) VLA< (type) > identifier ( alloca( (size) * sizeof ( type ) ), (size) );
        template<typename T> class VLA {
            int count;
            T* memory;
            VLA(const VLA& other);
        public:
            // Types
            typedef T* pointer;
            typedef T& reference;
            typedef const T* const_pointer;
            typedef const T& const_reference;
            typedef T value_type;
            typedef std::size_t size_type;
            class iterator {
                mutable T* ptr;
                iterator(T* newptr)
                    : ptr(newptr) {}
            public:
                iterator(const iterator& ref)
                    : ptr(ref.ptr) {}

                operator pointer() { return ptr; }
                operator const pointer() const { return ptr; }

                reference operator*() { return *ptr; }
                const reference operator*() const { return *ptr; }

                pointer operator->() { return ptr; }
                const pointer operator->() const { return ptr; }

                iterator& operator=(const iterator& other) const {
                    ptr = iterator.ptr;
                }

                bool operator==(const iterator& other) {
                    return ptr == other.ptr;
                }
                bool operator!=(const iterator& other) {
                    return ptr != other.ptr;
                }

                iterator& operator++() const {
                    ptr++;
                    return *this;
                }
                iterator operator++(int) const {
                    iterator retval(ptr);
                    ptr++;
                    return retval;
                }
                iterator& operator--() const {
                    ptr--;
                    return *this;
                }
                iterator operator--(int) const {
                    iterator retval(ptr);
                    ptr--;
                    return retval;
                }

                iterator operator+(int x) const {
                    return iterator(&ptr[x]);
                }
                iterator operator-(int x) const {
                    return iterator(&ptr[-x]);
                }
            };
            typedef const iterator const_iterator;
            class reverse_iterator {
                mutable T* ptr;
                reverse_iterator(T* newptr)
                    : ptr(newptr) {}
            public:
                reverse_iterator(const reverse_iterator& ref)
                    : ptr(ref.ptr) {}

                operator pointer() { return ptr; }
                operator const pointer() const { return ptr; }

                reference operator*() { return *ptr; }
                const reference operator*() const { return *ptr; }

                pointer operator->() { return ptr; }
                const pointer operator->() const { return ptr; }

                reverse_iterator& operator=(const reverse_iterator& other) const {
                    ptr = reverse_iterator.ptr;
                }
                bool operator==(const reverse_iterator& other) {
                    return ptr == other.ptr;
                }
                bool operator!=(const reverse_iterator& other) {
                    return ptr != other.ptr;
                }

                reverse_iterator& operator++() const {
                    ptr--;
                    return *this;
                }
                reverse_iterator operator++(int) const {
                    reverse_iterator retval(ptr);
                    ptr--;
                    return retval;
                }
                reverse_iterator& operator--() const {
                    ptr++;
                    return *this;
                }
                reverse_iterator operator--(int) const {
                    reverse_iterator retval(ptr);
                    ptr++;
                    return retval;
                }

                reverse_iterator operator+(int x) const {
                    return reverse_iterator(&ptr[-x]);
                }
                reverse_iterator operator-(int x) const {
                    return reverse_iterator(&ptr[x]);
                }
            };
            typedef const reverse_iterator const_reverse_iterator;
            typedef unsigned int difference_type;

            // Functions
            ~VLA() {
                for(int i = 0; i < count; i++)
                    memory[i].~T();
            }
            VLA(void* stackmemory, int size)
                : memory((T*)stackmemory), count(size) {
                    for(int i = 0; i < count; i++)
                        new (&memory[i]) T();
            }

            reference at(size_type pos) {
                return (reference)memory[pos];
            }
            const_reference at(size_type pos) {
                return (const reference)memory[pos];
            }
            reference back() {
                return (reference)memory[count - 1];
            }
            const_reference back() const {
                return (const reference)memory[count - 1];
            }

            iterator begin() {
                return iterator(memory);
            }
            const_iterator begin() const {
                return iterator(memory);
            }

            const_iterator cbegin() const {
                return begin();
            }

            const_iterator cend() const {
                return end();
            }

            const_reverse_iterator crbegin() const {
                return rbegin();
            }

            const_reverse_iterator crend() const {
                return rend();
            }

            pointer data() {
                return memory;
            }
            const_pointer data() const { 
                return memory;
            }

            iterator end() {
                return iterator(&memory[count]);
            }
            const_iterator end() const {
                return iterator(&memory[count]);
            }

            reference front() {
                return memory[0];
            }
            const_reference front() const {
                return memory[0];
            }

            reverse_iterator rbegin() {
                return reverse_iterator(&memory[count - 1]);
            }
            const_reverse_iterator rbegin() const {
                return const_reverse_iterator(&memory[count - 1]);
            }
            reverse_iterator rend() {
                return reverse_iterator(memory[-1]);
            }
            const_reverse_iterator rend() const {
                return reverse_iterator(memory[-1]);
            }

            size_type size() {
                return count;
            }

            reference operator[](int index) {
                return memory[index];
            }
            const reference operator[](int index) const {
                return memory[index];
            }
        };

请注意，我还没有实际测试过这段代码，但它比在你的 OP 中维护这个庞然大物更容易获取、使用和维护。