我可以在编译时检测到编译时常量的“函数参数”

Question

我可以在编译时检测“函数参数” ¹是否是编译时常量？

例如，一个功能print(int i)可打印"constant 5"如果被称为print(5)但"non-constant 5"如果被称为print(i)其中， i是一些非恒定变量。 特别是，在“is constant”分支中，我应该能够将i视为constexpr，包括将其用于模板参数等。

宏技巧，模板元编程和SFINAE技巧都可以。 理想情况下它是可移植的，但是编译器特定的解决方案总比没有好。

如果存在“错误否定”则可以 - 即，如果常量值有时被检测为非常数（例如，禁用某些优化时）。

如果解决方案可以检测到何时将常量值间接传递给函数（例如，当常量值传递给调用print的中间函数并且随后内联时将常量暴露给print ），则可以获得奖励积分。 最后一种行为显然取决于优化。

如果它自然延伸到多个参数，则可获得双倍奖励

如果一个人可以在有和没有constexpr参数的情况下重载函数的版本，这可能是直截了当的，但你不能 。

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¹我在这里引用“函数参数”，因为解决方案并不严格要求在函数内（或在具有特殊参数的调用者/被调用者边界）检测此状态 - 它只需要像函数一样出现给调用者但是可以使用宏或其他技巧，例如带有operator()等的静态对象。

Answer 1

它不必是一个普通的函数void print（int i） - 它可以是一个类似函数的宏，它在它的参数上做一些魔术，并根据它是一个常量调用一个不同的函数，或者它可能是一些模板魔术

“功能像宏”你说？

嗯......首先，我必须警告你，C风格的功能宏是危险的。 蒸馏邪恶，恕我直言。

说这个，如果你真的接受基于宏的解决方案，我constexpr它与constexpr方法，模板struct ， static局部变量和SFINAE结合起来......

如果您定义以下模板PrintStruct struct

template <typename T>
struct PrintStruct
 {
   template <bool>
   static void func (...) 
    { std::cout << "func non-const: " << T::func(true) << std::endl; }

   template <bool b, int I = T::func(b)>
   static void func (int) 
    { std::cout << "func const:     " << I << std::endl; }
 };

和下面的C风格的函数式宏，定义一个foo本地struct并将其作为模板参数传递给PrintStruct以激活SFINAE以选择所需的func() （并显然调用func() ）[ 编辑 ：宏由jxh改进，使其作为声明扩展; 谢谢！] [ 编辑2 ：宏观修改，观察OP后，接受表达式]

#define Print(i)                          \
[&]()                                     \
 {                                        \
   static int const printLocalVar { i };  \
                                          \
   struct local_foo                       \
    {                                     \
      static constexpr int func (bool b)  \
       { return b ? printLocalVar : 0; }  \
    } ;                                   \
                                          \
   PrintStruct<local_foo>::func<true>(0); \
 }                                        \
()

观察到PrintStruct::func()的const版本中的打印值是模板整数值; 所以也可以用于模板参数，C风格的数组维度， static_assert()的测试等。

不确定这是完全标准的（我不是一个真正的专家），并做你想要的，但以下是一个完整的工作示例

#include <iostream>

template <typename T>
struct PrintStruct
 {
   template <bool>
   static void func (...) 
    { std::cout << "func non-const: " << T::func(true) << std::endl; }

   template <bool b, int I = T::func(b)>
   static void func (int) 
    { std::cout << "func const:     " << I << std::endl; }
 };


#define Print(i)                          \
[&]()                                     \
 {                                        \
   static int const printLocalVar { i };  \
                                          \
   struct local_foo                       \
    {                                     \
      static constexpr int func (bool b)  \
       { return b ? printLocalVar : 0; }  \
    } ;                                   \
                                          \
   PrintStruct<local_foo>::func<true>(0); \
 }                                        \
()

int main()
 {
   constexpr int  i { 2 };
   int const      j { 3 };
   int            k { 4 };
   int const      l { k+1 };

   Print(1);    // print func const:     1
   Print(i);    // print func const:     2
   Print(j);    // print func const:     3
   Print(k);    // print func non-const: 4
   Print(l);    // print func non-const: 5
   Print(2+2);  // print func const:     4
 }

Answer 2

为了检测constexpr适用性，我们可以考虑来自@ JohannesSchaub-litb的这个仅限GCC的 建议 （参见链接的限制答案）：

template<typename T> 
constexpr typename remove_reference<T>::type makeprval(T && t) {
  return t;
}

一个包含不同案例的工作示例

#include <iostream>

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// https://stackoverflow.com/a/13305072/2615118

template<class T>
constexpr std::remove_reference_t<T> makeprval(T&& t) {
  return t;
}

#define isprvalconstexpr(e) noexcept(makeprval(e))

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

template<bool is_constexpr, class Lambda>
struct HybridArg {
  using T = std::invoke_result_t<Lambda>;

  Lambda lambda_;
  constexpr operator T() const { return lambda_(); }// implicit conversion
};

template<bool is_constexpr, class Lambda>
constexpr auto make_hybrid_arg(Lambda lambda) {
  return HybridArg<is_constexpr, Lambda>{lambda};
}

#define WRAP_ARG(arg)                     \
  make_hybrid_arg<isprvalconstexpr(arg)>( \
    [&] { return arg; }                   \
  )                                       \

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

template<int i>
void print_impl_constexpr() {
  std::cout << i << ": ";
  std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
}

void print_impl_fallback(int i) {
  std::cout << i << ": ";
  std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// option 1 (for choosing implementation):
// compile-time introspection

template<class Arg>
struct is_constexpr_arg : std::false_type {};

template<class Lambda>
struct is_constexpr_arg<
  HybridArg<true, Lambda>
> : std::true_type {};

template<class Arg>
void print_by_introspection(Arg arg) {
  if constexpr(is_constexpr_arg<Arg>{}) {
    print_impl_constexpr<arg>();
  }
  else {
    print_impl_fallback(arg);
  }
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// option 2 (for choosing implementation):
// overload

void print_by_overload(int arg) {
  print_impl_fallback(arg);
}

template<class Lambda>
void print_by_overload(HybridArg<true, Lambda> arg) {
  print_impl_constexpr<arg>();
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

template<class Arg>
void indirection(Arg arg) {
  print_by_introspection(arg);
  print_by_overload(arg);
}

void bad_indirection(int arg) {
  print_by_introspection(arg);
  print_by_overload(arg);
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

int main() {
  {
    int i = 0;
    indirection(i);
  }
  {
    int i = 1;
    indirection(WRAP_ARG(i));
  }
  {
    constexpr int i = 2;
    indirection(WRAP_ARG(i));
  }
  {
    constexpr int i = 3;
    bad_indirection(WRAP_ARG(i));
  }
}

使用GCC编译后的输出：

0: void print_impl_fallback(int)
0: void print_impl_fallback(int)
1: void print_impl_fallback(int)
1: void print_impl_fallback(int)
2: void print_impl_constexpr() [with int i = 2]
2: void print_impl_constexpr() [with int i = 2]
3: void print_impl_fallback(int)
3: void print_impl_fallback(int)