为什么删除默认参数会破坏此 constexpr 计数器？

Question

考虑以下实现编译时间计数器的代码。

#include <iostream>

template<int>
struct Flag { friend constexpr int flag(Flag); };

template<int N>
struct Writer
{
    friend constexpr int flag(Flag<N>) { return 0; }
};

template<int N>
constexpr int reader(float, Flag<N>) { return N; }

template<int N, int = flag(Flag<N>{})>
constexpr int reader(int, Flag<N>, int value = reader(0, Flag<N + 1>{}))
{
    return value;
}

template<int N = reader(0, Flag<0>{}), int = sizeof(Writer<N>) >
constexpr int next() { return N; }


int main() {
    constexpr int a = next();
    constexpr int b = next();
    constexpr int c = next();
    constexpr int d = next();
    std::cout << a << b << c << d << '\n'; // 0123
}

对于第二个 reader 重载，如果我将默认参数放在函数体内，如下所示：

template<int N, int = flag(Flag<N>{})>
constexpr int reader(int, Flag<N>)
{
    return reader(0, Flag<N + 1>{});
}

那么输出会变成：

为什么会这样？是什么让第二个版本不再有效？

如果重要的话，我正在使用 Visual Studio 2015.2.

Answer 1

如果不将 value 作为参数传递，编译器不会缓存对 reader(0, Flag<1>) 的调用。

在这两种情况下，第一个 next() 调用将按预期工作，因为它会立即导致 SFINAEing 到 reader(float, Flag<0>)。

第二个next()将评估reader<0,0>(int, ...)，这取决于reader<1>(float, ...)，如果它不依赖于value参数，则可以缓存。

不幸的是（并且具有讽刺意味的是）我发现确认 constexpr 调用可以被缓存的最佳来源是@MSalters 评论。

要检查您的特定编译器 caches/memoizes，考虑调用

constexpr int next_c() { return next(); }

而不是 next()。在我的例子 (VS2017) 中，输出变成 0000。

next() 不受缓存保护，因为它的默认模板参数实际上随着每次实例化而改变，所以它每次都是一个新的单独函数。 next_c()根本不是模板，所以可以缓存，reader<1>(float, ...)也是。

我相信这不是错误，编译器可以合理地期望编译时上下文中的 constexprs 是纯函数。

相反，应该将此代码视为格式错误的 - 正如其他人指出的那样，它很快就会被视为格式错误。

Answer 2

value的相关性在于它参与了重载决议。根据 SFINAE 规则，模板实例化错误 无声地 从重载决议中排除候选人。但它确实实例化了 Flag<N+1>，这导致重载决议在下一次变得可行（！）。所以实际上你在计算成功的实例化。

为什么您的版本表现不同？您仍然引用 Flag<N+1>，但在函数的实现中。这个很重要。对于函数模板，必须为 SFINAE 考虑声明，但随后只会实例化所选的重载。您的声明只是 template<int N, int = flag(Flag<N>{})> constexpr int reader(int, Flag<N>); 并且不取决于 Flag<N+1>.

如评论中所述，不要指望这个计数器 ;)

为什么删除默认参数会破坏此 constexpr 计数器？

Why does removing the default parameter break this constexpr counter?

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