用于编译时强制 constexpr 函数评估的单表达式助手可能吗？

Question

@cyberpunk_试图实现一些目标，并提出了一些问题，但所有的追逐都归结为：

是否可以构建一个工具来强制执行constexpr函数的编译时评估？

int f(int i) {return i;}
constexpr int g(int i) {return i;}

int main()
{
    f(at_compilation(g, 0));
    int x = at_compilation(g, 1);
    constexpr int y = at_compilation(g, 2);
}

在所有情况下，at_compilation强制执行g.

at_compilation不需要采用这种形式。

要求

• 允许任何（数字本机）文字类型作为 constexpr 函数的输入。
  • 这也可以根据函数参数类型进行硬编码。
• 允许任何（数字本机）文字类型作为输出，这是 constexpr 函数调用的结果。
  • 这也可以根据函数返回类型进行硬编码。

理想者

• 减少宏的使用，但不要害怕使用。
• 是通用的（不是硬编码的类型）。
• 支持任何文字类型。最后，任何数字本机文字类型都是必需的。

相关问题：

1. constexpr 函数何时在编译时进行求值？
2. 强制在编译时计算常量表达式？
3. 将任何函数作为模板参数传递？
4. C++11 标准中的哪个位置指定了何时可以在翻译过程中计算 constexpr 函数？

相关代码示例的答案：

• 1
• 2
• 3（这个有一个说明性的AT_COMPILATION宏）

所有代码示例都有关于要求的限制。

清楚地解释这在 C++ 中如何不可行也是一个很好的答案。

我怀疑这是不可能的，基于@K-ballo / @Herb Sutter 的 回答，其中指出“结果也用于常量表达式”。这不是我以前关于constexpr函数的概念的一部分，我首先认为仅将文字（或其他编译时输入）作为参数传递就足以保证（按标准）它在编译时进行评估。

已经假设 constexpr 函数的目的是它们可以在必要时适应常量表达式情况，例如数组边界。没关系。鉴于此，这个问题是关于将它们用作编译时间计算工具的 hack。这样做是好事还是坏事都不重要。

Answer 1

我认为这是不可能的，因为编译器只需要计算在编译时使用的值，并且没有可以使用类类型值的每个部分的泛型表达式。初始化私有成员的计算甚至可能无法强制执行，因为您将依赖公共 constexpr 成员函数来使用结果。

如果您可以通过以下方式访问对象表示

static_cast< char const * >( static_cast< void const * >( & const_value ) )

那么就可以对计算结果进行校验和（并将结果用作整数常量表达式），迫使编译器执行每一个没有实际意义的计算。但是在常量表达式中不允许从void *to进行强制转换，并且同样尝试使用 a 来完成相同的操作。即使允许，如果构造函数留下一个字节未初始化，则在常量表达式中也禁止使用未初始化的值。char *union

因此，即使 C++ 有更好的内省工具，仍然不可能恢复 constexpr 函数执行的工作，以便人为地使用某些成员而不使用其他成员。

需要明确的是（即使它重复了这个问题），没有理由想要这个。该语言已经要求检查所有内容都可以在编译时计算（如果需要），并且强制编译器非延迟计算纯值的唯一效果是使其速度更慢并使用更多内存。

编辑（问题被彻底改变）

如果您有多个返回标量类型的函数，并且希望确保其中一些函数在某些参数下充当常量表达式，则可以使用static_assert.

constexpr int g(int i) {return i;}
int i = 5;
static_assert( g( 3 ) == 0, "failure 1" );
static_assert( g( i ) == 5, "failure 2" );

如果您不想修复结果值，请丢弃它们。（不幸的是，GCC可能会优化此类表达式的非常量部分，因此您可能需要在该平台上做一些更巴洛克的事情。

static_assert( g( i ) == 5 || true, "failure only if not constexpr" );

至于将其封装到宏中，其他相关问题似乎解决了很多问题。如果你想扩展其中一个答案或修复某个特定的错误，最好解释一下该错误，而不是要求我们阅读这么多文献并从头开始。