使用 constexpr 作为 std::array size

Question

我有以下代码使用constexpr作为数组大小。

#include <array>
template <size_t size>
constexpr size_t
GetSize(const char(&format)[size])
{
// Iterate over format array and compute a value.
size_t count = 0;
for (size_t i = 0; i < size; ++i)
{
if (format[i] == '%')
{
++count;
}
}
return count;
}
template <size_t size>
constexpr auto
GetArray(const char(&format)[size])
{
constexpr size_t arraySize = GetSize(format);
return std::array<char, arraySize>();
}
int main(int argc, char** argv)
{
static_assert(GetArray("hello").size() == 12, "failed");
}

但是，这无法在VS2019下编译，并出现以下错误

error C2131:  expression did not evaluate to a constant
message :  failure was caused by a read of a variable outside its lifetime
message :  see usage of 'format'
message :  see reference to function template instantiation 'auto GetArray<6>(const char (&)[6])' being compiled

这是编译器错误吗？如果是这样，是否有解决方法？

Answer 1

constexpr 函数的问题在于，你可以同时调用 constexpr 参数和非 constexpr 参数：

int constexpr f(int n)
{
return ++n;
}
int constexpr n0 = 7;
int n1; std::cin >> n1;
f(n0); // result IS constexpr
f(n1); // result is NOT constexpr, just an ordinary int

由于这个特性，函数参数本身不能是constexpr，或者更准确地说，不能在constexpr上下文中使用。所以在你的函数中也是如此：

constexpr size_t arraySize = getSize(format);
//                                      ^ cannot be used as constexpr, even if
//                                        constexpr has been passed to, so result
//                                        not either (the f(n1) case above)

你可以稍微修改一下你的第二个函数：

template <size_t Size>
constexpr auto
getArray()
{
return std::array<char, Size>();
}

并像使用它一样使用

int main(int argc, char** argv)
{
static_assert(getArray<getSize("hello")>().size() == 0, "failed");
return 0;
}

当然，现在看起来相当丑陋，不过，您可能会躲在宏后面：

#define myGetArray(STRING) getArray<getSize(STRING)>()

或者干脆

#define getArray(STRING) std::array<char, getSize(STRING)>()

Answer 2

我不知道您是否绝对需要GetSize()函数用于其他目的，但是在您的 GetArray 中，您已经可以访问数组的长度，因此您可以这样做：

#include <array>
template <std::size_t N>
constexpr auto
GetArray(const char(&format)[N])
{
return std::array<char, N*2>{};
}
int main(int argc, char** argv)
{
static_assert(GetArray("hello").size() == 12, "failed");
}

Answer 3

这是一个 C++17 的工作解决方案，使用 lambda 将 char 数组包装为 constexpr。

#include <array>
#include <string>
template <typename Char_Array_Holder>
constexpr size_t GetSize(Char_Array_Holder holder)
{
// Iterate over format array and compute a value.
constexpr std::string_view format = holder();
size_t count = 0;
for (char c : format)
{
if (c == '%')
{
++count;
}
}
return count;
}
template <typename Char_Array_Holder>
constexpr auto GetArray(Char_Array_Holder holder)
{
constexpr size_t arraySize = GetSize(holder);
return std::array<char, arraySize>();
}
#define hold(msg) []() { return msg; }
int main(int argc, char** argv)
{
static_assert(GetArray(hold("hello")).size() == 0, "failed...");
static_assert(GetArray(hold("h%ello")).size() == 1, "failed...");
static_assert(GetArray(hold("h%el%%lo")).size() == 3, "failed...");
}

改编自编译时字符串解析，您可以阅读以获取更多信息