启用 c++11 时 c++ 递归模板的奇怪行为

Question

我正在尝试理解一些递给我的递归 C++ 模板代码，但我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，只有在我尝试启用 c++11 的情况下才会出现问题。

代码（我已经简化，稍后您将看到）定义了两对模板——一对名为shft 和shft_aux，另一对名为add 和add_aux，它们以递归方式自行生成。顺便说一句，add 模板不应该是有用的，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，但是shft_aux 上的static_assert 现在会生成一个编译时错误，说static_assert expression is not an integral constant expression。

为什么左移与加法的处理方式不同？

谢谢， 克里斯

附言我用的是clang++版本Apple LLVM version 5.1 (clang-503.0.38) (based on 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

E1 << E2的值是E1左移E2位位置；空出的位用零填充。如果 E1 具有无符号类型，则 [...]。否则，如果E1 具有带符号类型和非负值，则 E1*2^E2 是可表示的 在结果类型中，那就是结果值； 否则，行为未定义。

[强调我的]

这受到DR1457 的轻微影响，这使得将转换为“符号位”定义的行为：

否则，如果E1有带符号类型和非负值，则E1*2^E2可表示为结果类型对应的无符号类型[ ...]。

无论如何，在 OP 中，E1 是否定的，所以这仍然是未定义的行为。因此，在常量表达式中是不允许的：

[expr.const]/2 条件表达式是一个核心常量表达式，除非它涉及以下之一作为潜在评估的子表达式[...]

• [...]
• 未在数学上定义或不在其类型的可表示值范围内的结果；

这一点已经改变（DR1313）；在 n3485 中它说：

• 具有未定义行为的操作 [注意： 例如，包括有符号整数 over- 流（第 5 条）、某些指针算术（5.7）、除以零（5.6）或某些移位操作（5.8） ——尾注 ];

---

[class.static.data]/3

如果一个非易失性const static数据成员是整数或枚举类型，它在类定义中的声明可以指定一个brace-or-equal-initializer，其中每个initializer-clause 是一个赋值表达式是一个常量表达式

---

结论：移位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这样做。

提示：总是用-Wall -Wextra -pedantic 编译。对于 g++ 和兼容的编译器，不使用参数 IMO 是个坏主意。 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。