2

В C++ параметры constexpr/consteval функции сами не являются constexpr/consteval. Однако если обернуть передачу этих параметров в лямбду, то всё работает:

consteval auto foo(auto x) {
    return x;
}

consteval auto bar(auto x) {
    static_assert(foo(x) == x);
}

consteval auto baz(auto x) {
    static_assert(foo(x()) == x());
}

int main(){
    bar(42);             // error: non-constant condition for static assertion
    baz([]{return 42;}); // OK
}

Хоть у лямбды оператор вызова и является constexpr, т.к. он является членом, то должен неявно принимать объект лямбды, который не является константным выражением.

За счёт чего тогда это работает или это нелегальное использование? Желательно с указанием на пункты стандарта.

4
  • За что минус вопросу?
    – ueber
    15 сен 2022 в 9:07
  • Похоже, на проблему "должна ли consteval функция компилироваться?" stackoverflow.com/questions/58466245/…
    – Chorkov
    15 сен 2022 в 10:17
  • @Chorkov не совсем понял, что именно там отвечает на мой вопрос
    – ueber
    15 сен 2022 в 10:42
  • Лямбды по молчанию constexpr, если они исполняют контракт constexpr. Параметры функции не будут являться constant expression. Вот 15 сен 2022 в 11:58

2 ответа 2

4

Короткий ответ:

  1. Потому что
consteval auto foo(auto x)

является эквивалентом

template<typename T> 
consteval auto foo(T x)

, а не

template<auto x> 
consteval auto foo()

. Потому что правило для интерпретации auto-аргументов (placeholder-type-specifier), не зависит от наличия спецификатора consteval перед функцией. См. 9.3.3.5.18

  1. пример:
consteval void func(int n) {
    static_assert( n>=0 ); //  expression did not evaluate to a constant
}

должен порождать ошибку, независимо от того вызываем ли мы функцию func вообще, и с какими аргументами. см. https://stackoverflow.com/questions/57226797/will-consteval-allow-using-static-assert-on-function-arguments Потому что immediate function, это тоже function и проверка, что они не-illformed (т.е. что их можно скомпилировать.) производится при обработке тела функции, а не в момент вызова.

Развернутый ответ:

Заметим, что constexpr функции порождают по сути две функции: одну которая будет работать в run-time с произвольными аргументами, и одну которая будет работать с конкретными значениям в compile-time (immediate function).

consteval - обязаны порождать только compile-time функцию (immediate function), но требования и порядок компиляции для них, по сравнению с constexpr, неизменен. Cм. 9.2.5. [dcl.constexpr]

Есть дополнительные требования по использованию consteval, которые гарантируют, что компилятор всегда сможет вычислить результат функции как константное выражение.

Я не нашел, пункта, в котором указано что constexpr/consteval функции должны удовлетворять требованиям к обычным функциям. (Есть только ряд дополнительных требований, общих для consteval и constexpr: 9.2.5.3.) Видимо, это подразумевается, поскольку это тоже функции. Для constexpr это требование совершенно необходимо, поскольку они должны иметь возможность породить обычную (вызываемую в run-time) функцию.

Упростим ваш пример:

template<typename T>
consteval auto bar(T x) {
    static_assert(x == x);
}
...
bar(42);

При компиляции для нас значимы три стадии:

  1. проверка шаблона функции (подстановка имен, независящих от типов аргументов)
  2. инстанционирование шаблона для конкретного типа (суть, компиляция). Именно на этом этапе будет проверен static_asset.
  3. подстановка конкретного константного значения и вычисление результата для него.

Если стадия 2 не будет выполнена, то до 3 дело не дойдет. Хотя продукт стадии 2 (скомпилированное тело функции), в случае consteval, нам и ненужен.

Хотя мы понимаем, что x==x всегда верно для всех встроенных типов (кроме double), тем не менее встроенный оператор == может вернуть конкретное значение на этапе компиляции, только если знает (на этапе компиляции) значения аргументов сравнения. Для произвольных значений аргументов, проверка того, что результат одинаков во всех случаях - разумным образом неразрешима (только перебрать все возможные комбинации аргументов). Поэтому, компилятор выдает ошибку на стадии 2. В тексте сообщения он будет ссылаться на строку bar(42);, поскольку конкретный тип аргумента станет известен только в этой строке, но это не стадия 3 (подстановка значения), как может показаться.

Заметим, что некоторые выражения, например sizeof(x), выдадут константное значение на шаге 2, поэтому их можно использовать в static_assert.

Почему работает с лямбдами? В случае лямбды, вы фактически спрятали значение внутрь типа. Поскольку в лямбде ничего не захватывается, и возвращаемое значение ни от чего не завист, то operator() является constexpr. Т.е. выражением x() так же не зависит только от конкретного значения переданного в функцию, также как и в случае sizeof(x).

Т.е. ваше решение - легальное, но неудобное.

Как исправить код, "чтобы работало"?

template<auto x>
consteval auto bar() {
    static_assert(foo(x) == x);
}
...
bar<42>(); // ok

Здесь, значения x известны уже на стадии 2.

Или так:

consteval auto bar(auto x) {
    return foo(x) == x;
}
...
static_assert( bar(42) ); // ok

Здесь static_assert-проверка будет выполнена уже после стадии 3.

0

static_assert объявление ожидает в скобках constant expression.

[dcl.pre]/nt:static_assert-declaration:

static_assert-declaration:

  • static_­assert ( constant-expression ) ;

  • static_­assert ( constant-expression , string-literal ) ;

Однако ни в одном из случаев static_assert(foo(x) == x), static_assert(x == x), static_assert(foo(x)), static_assert(x) для параметра x типа int выражения в скобках не будут constant expression, т.к. в них выполняется lvalue-to-rvalue преобразование для чтения значения из lvalue x.

[expr.const]/5.8:

An expression E is a core constant expression unless the evaluation of E, following the rules of the abstract machine, would evaluate one of the following :

  • ...

  • an lvalue-to-rvalue conversion unless it is applied to

    • a non-volatile glvalue that refers to an object that is usable in constant expressions, or
    • a non-volatile glvalue of literal type that refers to a non-volatile object whose lifetime began within the evaluation of E;
  • ...

[expr.const]/11:

A constant expression is either a glvalue core constant expression that refers to an entity that is a permitted result of a constant expression (as defined below), or a prvalue core constant expression whose value satisfies the following constraints:

  • ...

В случае же лямбды с пустым списком захвата это преобразование не надо, т.к. она содержит оператор преобразования. И оператор преобразования, и оператор вызова при этом будут constexpr.

[expr.prim.lambda]/closure-11:

The conversion function or conversion function template is public, constexpr, non-virtual, non-explicit, const, and has a non-throwing exception specification. ...

[expr.prim.lambda]/closure-4:

The function call operator or any given operator template specialization is a constexpr function if either the corresponding lambda-expression's parameter-declaration-clause is followed by constexpr or consteval, or it satisfies the requirements for a constexpr function.

[dcl.constexpr]/3:

The definition of a constexpr function shall satisfy the following requirements:

  • its return type (if any) shall be a literal type;
  • each of its parameter types shall be a literal type;
  • it shall not be a coroutine;
  • if the function is a constructor or destructor, its class shall not have any virtual base classes;
  • its function-body shall not enclose
  • a goto statement,
  • an identifier label,
  • a definition of a variable of non-literal type or of static or thread storage duration.

Касательно вашего замечания:

т.к. он является членом, то должен неявно принимать объект лямбды, который не является константным выражением

Использование this в constexpr функции, являющейся частью рассматриваемого core constant expression, не делает это выражение не core constant expression.

[expr.const]/5.1:

An expression E is a core constant expression unless the evaluation of E, following the rules of the abstract machine, would evaluate one of the following:

  • this, except in a constexpr function that is being evaluated as part of E;
  • ...

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.