在 constexpr 抛出的异常中使用副作用是否合法？答案

【问题标题】：Is it legal to use side-effects in exceptions thrown by constexpr?在 constexpr 抛出的异常中使用副作用是否合法？
【发布时间】：2012-10-13 21:20:31
【问题描述】：

通常，constexpr 必须没有副作用。但是，我刚刚发现可以在抛出异常的构造函数中使用副作用。该技术可用于模拟 constexpr 函数的 assert()，如下面的程序所示。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <stdexcept>

struct constexpr_precond_violated : std::logic_error
{
  constexpr_precond_violated(const char* msg) :
    std::logic_error(msg)
  {
    std::cerr << msg << '\n';
    abort(); // to get a core dump
  }
};

#define TO_STRING_IMPL(x) #x
#define TO_STRING(x) TO_STRING_IMPL(x)

#define CONSTEXPR_PRECOND(cond, value) \
  ((!(cond)) ? throw constexpr_precond_violated( \
    "assertion: <" #cond "> failed (file: " \
    __FILE__ ", line: " TO_STRING(__LINE__) ")")    \
   : (value))

constexpr int divide(int x, int y)
{
  return CONSTEXPR_PRECOND(y != 0, x / y);
}

int main(int argc, char** argv)
{
  // The compiler cannot know argc, so it must be evaluated at runtime.
  // If argc is 2, the precondition is violated.
  return divide(100, argc - 2);
}

我使用 g++ 4.7.2 和 clang++ 3.1 对其进行了测试。当先决条件失败时，您将获得错误位置和核心转储。

./constexpr_assert some_arg
assertion: <y != 0> failed (file: constexpr_assert.cpp, line: 26)
Aborted (core dumped)

所以它适用于当前的编译器，但它是合法的 C++11 吗？

【问题讨论】：

出于兴趣，如果您将编译时常量0 作为第二个参数提供给divide()，会发生什么？ 编译器是否“抛出异常”？ :)
static_assert(divide(1, 0) >= 0, "testing");根本不会编译 return divide(1, 0);使用 Clang 编译并且仅在运行时失败。
您必须小心区分常量表达式和constexpr 函数。像“constexpr 必须没有副作用”这样的东西是不精确的。将constexpr 视为一个关键字（想到static）。
您可以在&&、|| 或?: 的子表达式上使用在编译时不计算的表达式。异常的构造函数没有什么特别之处。

标签： c++ c++11 assert language-lawyer constexpr

【解决方案1】：

这是合法的。

对于每个constexpr 函数，必须有一些导致常量表达式的参数值（第 7.1.5/5 节）：

对于constexpr 函数，如果不存在这样的函数参数值函数调用替换将产生一个常量表达式 (5.19)，程序格式错误；无需诊断。

请注意，这并不意味着每个可能的参数值都必须产生一个常量表达式。 divide 显然有一些导致常量表达式的参数值：divide(1, 1) 是一个简单的例子。所以，这个定义显然是有效的。

但是可以调用divide(1, 0) 吗？是的，它可以。调用 constexpr 函数或“普通”函数（第 7.1.5/7 节）几乎没有区别：

调用constexpr 函数产生与调用相同的结果一个等价的非constexpr 函数，除了一个对constexpr 函数的调用可以出现在常量表达式中。

请注意，对constexpr 函数的调用可以出现在常量表达式中，但没有什么能阻止它们不产生常量表达式。这是为了让人们可以使用编译时和运行时参数调用constexpr 函数（否则constexpr 的用处将受到限制）。

为了完整起见，让我们看看什么是常量表达式（第 5.19/2 节）：

一个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（第 3.2 节），但逻辑与（第 5.14 节）、逻辑或（第 5.15 节）的子表达式，和未评估的条件（§5.16）操作不是考虑 [...]。

所以，divide(1, 1) 是一个常量表达式，但 divide(1, 0) 不是。如果您在模板参数中使用divide(1, 0)，则程序格式错误。但其他都很好。

【讨论】：