constexpr 指针值

Question

我正在尝试声明一个初始化为某个常量整数值的 constexpr 指针，但是 clang 正在挫败我的所有尝试：

尝试 1：

constexpr int* x = reinterpret_cast<int*>(0xFF);

test.cpp:1:20: note: reinterpret_cast is not allowed in a constant expression

尝试 2：

constexpr int* x = (int*)0xFF;

test.cpp:1:20: note: cast which performs the conversions of a reinterpret_cast is not allowed in a constant expression

尝试 3：

constexpr int* x = (int*)0 + 0xFF;

test.cpp:1:28: note: cannot perform pointer arithmetic on null pointer

我试图做的事情是设计不允许的吗？如果是这样，为什么？如果没有，我该怎么办？

注意：gcc 接受所有这些。

Answer 1

正如 Luc Danton 所指出的，您的尝试被 [expr.const]/2 中的规则所阻止，这些规则规定在核心常量表达式中不允许使用各种表达式，包括：

-- 一个reinterpret_cast
-- 具有未定义行为的操作 [注意：包括 [...] 某些指针算术 [...] -- 结束注释]

第一个项目符号排除了您的第一个示例。第二个例子被上面的第一个项目符号排除了，加上来自 [expr.cast]/4 的规则：

[...] reinterpret_cast [...] 执行的转换可以使用显式类型转换的强制转换表示法执行。应用相同的语义限制和行为。

第二个项目符号由WG21 core issue 1313 添加，并阐明在常量表达式中不允许对空指针进行指针运算。这排除了您的第三个示例。

即使这些限制不适用于核心常量表达式，仍然无法使用通过转换整数产生的值来初始化 constexpr 指针，因为 constexpr 指针变量必须由 初始化地址常量表达式，通过[expr.const]/3，它必须计算为

具有静态存储持续时间的对象的地址、函数的地址或空指针值。

整数转换为指针类型不是这些。

g++ 还没有严格执行这些规则，但它最近的版本已经越来越接近它们，所以我们应该假设它最终会完全实现它们。

如果您的目标是声明一个对其执行静态初始化的变量，您可以简单地删除constexpr——clang 和 g++ 都会为这个表达式发出一个静态初始化程序。如果出于某种原因需要将此表达式作为常量表达式的一部分，您有两种选择：

• 重构代码，以便传递 intptr_t 而不是指针，并在需要时（在常量表达式之外）将其转换为指针类型，或者
• 使用__builtin_constant_p((int*)0xFF) ? (int*)0xFF : (int*)0xFF。这种精确的表达式形式（__builtin_constant_p 在条件运算符的左侧）禁用了条件运算符中严格的常量表达式检查，并且鲜为人知，但 documented 不可移植gcc 和 clang 都支持 GNU 扩展。

Answer 2

原因是（一次，非常有帮助的）错误消息给出的原因：reinterpret_cast is not allowed in a constant expression。它被列为 5.19（第 2 段）中的显式例外之一。

将reinterpret_cast 更改为C 风格的演员表仍然会得到reinterpret_cast 的语义等价物，因此这无济于事（同样，消息非常明确）。

如果你有办法获得一个值为0 的指针，你确实可以使用p + 0xff，但我想不出一种方法来获得这样一个带有常量表达式的指针。您可以依赖空指针值（0 在指针上下文中像您所做的那样，或 nullptr）在您的实现中具有 0 的值，但正如您自己看到的那样，您的实现拒绝这样做。我认为这是允许的。 （例如，允许实现对大多数常量表达式进行保释。）