我正在浏览cppreference.com中提到的LiteralTypes程序。
(https://en.cppreference.com/w/cpp/named_req/LiteralType)
我知道constexpr会在编译时推断出该值。
但是在下面的情况下,第10、12和16行不直接知道输入参数。 (至少我看不出来)
那么如何推算值(value)呢?
1 #include <iostream>
2 #include <stdexcept>
3
4 class conststr
5 {
6 const char* p;
7 std::size_t sz;
8 public:
9 template<std::size_t N>
10 constexpr conststr(const char(&a)[N]) : p(a), sz(N - 1) {}
11
12 constexpr char operator[](std::size_t n) const
13 {
14 return n < sz ? p[n] : throw std::out_of_range("");
15 }
16 constexpr std::size_t size() const { return sz; }
17 };
18
19 constexpr std::size_t countlower(conststr s, std::size_t n = 0,
20 std::size_t c = 0)
21 {
22 return n == s.size() ? c :
23 s[n] >= 'a' && s[n] <= 'z' ? countlower(s, n + 1, c + 1) :
24 countlower(s, n + 1, c);
25 }
26
27 // output function that requires a compile-time constant, for testing
28 template<int n>
29 struct constN
30 {
31 constN() { std::cout << n << '\n'; }
32 };
33
34 int main()
35 {
36 std::cout << "the number of lowercase letters in \"Hello, world!\" is ";
37 constN<countlower("Hello, world!")>(); // implicitly converted to conststr
38 }
最佳答案
当到达第37行constN<countlower("Hello, world!")>();
时,编译器将尝试推导该值并将其替换为适当位置。
因此,编译器会调用countlower("Hello, world!")
函数。然后将参数std::size_t n = 0, std::size_t c = 0
设置为默认值,因为它们没有传入。
函数主体由递归return n == s.size() ? c : s[n] >= 'a' && s[n] <= 'z' ? countlower(s, n + 1, c + 1) : countlower(s, n + 1, c);
组成,其中参数n
和c
在每次迭代时都会递增。n
是用于标记当前测试的字符位置的索引。c
表示小写字母的数量。
当n
到达结束索引时,所有递归调用都返回值,并到达最终值。该值作为在第28行template<int n>
定义的模板参数传递,并构造新的constN
对象。
一切都在编译时完成。
第二眼
假设编译器是另一个C++
程序,它定义了一个递归函数,该递归函数对传递的字符串中的小写字符数进行计数,并返回一个以该数字作为其成员的对象。
所以这:constN<countlower("Hello, world!")>();
然后替换为:constN<9>();
构造函数
好。因此,让我们将constN
结构想象为一个普通的结构或类,如下所示:
struct constN
{
int n;
// constructor for the object taking one argument
constN(int n) : n(n) {};
}
在像constN(9)
这样的随意调用之后,我们得到一个带有n = 9
的对象。现在,模板参数就是这样,但是您将其放在尖括号<>
中传递。所以这些是相等的:
struct CasualObject
{
int n;
CasualObject(int n) : n(n) {};
}
template<int n>
struct YourObject
{
YourObject() { std::cout << n << '\n'; }
};
CasualconstN(9) == YourconstN<9>()
现在让我们说countlower
函数只是一个返回一些整数的普通函数。因此,您可以在创建对象之前调用该函数,该对象将函数的结果传递给构造函数。所以这些等于:
int a = countlower("Hey");
constN obj1(a);
constN obj2(countlower("Hey"));
obj1 == obj2;
最后,编译器使用n = countlower("Hello, world!")
创建对象。现在,请注意constN
在第31行定义的唯一方法:constN() { std::cout << n << '\n'; }
哇。它是一个构造函数。它具有与对象类型相同的名称。因此,我们不仅可以使用n = 9
调用构造函数,而且还可以执行其主体。这意味着n
已打印到控制台。最后,对象
constN
没有分配给任何变量。这意味着永远无法再次引用它。智能编译器可能会一起删除第37行,并用简单的print语句替换它:cout << 9 << '\n
; //“Hello,world!”中有9个小写字母隐式转换
所以问题是这样的:编译器在构造
N
时如何知道conststr
是什么?为了说明,我做了一个小程序:
#include <iostream>
class conststr
{
const char* p;
std::size_t sz;
public:
template<std::size_t N>
constexpr conststr(const char(&a)[N]) : p(a), sz(N - 1) {}
constexpr std::size_t size() const { return sz; }
};
int main()
{
char a[4] = "Hey";
const char b[4] = "Hey";
conststr x(a);
conststr y(b);
conststr z("Hey");
printf("%lu %lu %lu", x.size(), y.size(), z.size());
return 0;
}
现在,如果运行该命令,将获得输出3 3 3
。但是我在这里让您大哭:“代码中只有4,最后一个对象的大小完全没有声明。”让我们对它进行一点一点的解密:首先,我们创建一些类型为
char array
和const char array
(本质上是指针)的字符串。char a[4] = "Hey";
const char b[4] = "Hey";
它们包含3个字母和一个空终止符\0
,使其成为4个字符。当我们创建第一个conststr
对象时:conststr x(a);
因此,我们传递了类型为a
的变量char []
。 char []
可以转换为const char[]
。与const
修饰符基本相同。也可以将其转换为std::string
等。因此,编译器认为它非常相似。到目前为止,我们已经定义了构造函数的以下代码:
conststr(const char(&a))
// which can be converted to all of these:
conststr(const char a[])
conststr(char* a)
conststr(char (&a))
但是定义了一个模板:template<std::size_t N>
conststr(const char(&a)[N])
为了确定N
应该是什么,编译器将尝试重写a
参数的定义以适合功能需求。这称为隐式转换,并具有一些规则:// so from main() we have:
char a[4] = "Hey";
// this can be rewritten like so:
const char a[4] = "Hey";
// now it looks very similar to the definition of the constructor:
const char(&a)[N]
const char a[4]
正如我之前所展示的,这些是相等的。因此,现在,编译器可以将括号中的内容代替N
放置。好。但这不是3 ...如果我们在构造函数的“body”内部查看,则会看到
size sz
被分配了值N - 1
。这就是我们的3。conststr(const char(&a)[N]) : p(a), sz(N - 1)
conststr(const char a[4]): p("Hey"), sz(4 - 1)
现在,诸如template<std::size_t N>
之类的模板只是对编译器说,应该在编译时计算或转换该值。因此,您无法真正组成自己的N
,它始终取决于传入的字符串的长度。好的,那这个呢?
conststr z("Hey");
再一次,编译器尝试将参数转换为合适的类型。并且因为它需要const char a[]
,所以它将被转换为那个。我已经介绍过了。关于c++ - constexpr如何推导值?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题:https://stackoverflow.com/questions/61362393/