为什么我们需要两个定义：积分常量表达式和转换常量表达式？

Question

C 14中的§5.19/3定义了积分常量表达式和转换常量表达式：

整数常量表达式是整数或无作用域枚举类型的表达式，隐式转换为prvalue，其中转换的表达式是核心常量表达式。[注意：此类表达式可用作数组边界（8.3.4, 5.3.4)，作为位字段长度（9.6），如果基础类型不固定，则可用作枚举器初始化器（7.2），并用作对齐（7.6.2）。-结束注释]类型T的转换常量表达式是一个表达式，隐式转换为类型T的prvalue，其中转换后的表达式是核心常量表达式，隐式转换序列仅包含用户定义的转换、左值-右值转换（4.1）、整数提升（4.5）和整数转换（4.7），而不是缩小转换（8.5.4）。[注意：此类表达式可以在new表达式（5.3.4）中使用，作为case表达式（6.4.2），如果底层类型是固定的，则作为枚举器初始值设定项（7.2），作为html" target="_blank">数组边界（8.3.4），以及作为整数或枚举非类型模板参数（14.3）。-结束注释]

也许我错过了什么，但我的第一印象是每个积分常量表达式都是一个转换的常量表达式。

编辑

我还认为这一段有一个错误：

而不是：

T类型的转换常量表达式是一个表达式，隐式转换为T类型的prvalue，...

应该是：

T型转换常量表达式是一个表达式，隐式转换为整型prvalue

此更改允许编译以下代码：

#include <iostream>
struct A { operator int() { return 5; } } a;

int main() {
    int b[a]{ 0, 1, 2, 3, 4 };
    std::cout << b[4] << '\n';
}

其中a在声明intb[a]{0,1,2,3,4}中是类型为a的转换常量表达式，隐式转换为整型（int）的prvalue，其中转换表达式5是核心常量表达式，隐式转换序列仅包含用户定义的转换。




Answer 1

在讨论了Jerry Coffin和cpplearner提供的答案后，让我提议重写那些该死的规则，如下所示：

[expr.const] 5.20\3（修改）

整型常量表达式是整型或非作用域枚举类型的表达式，它隐式转换为同一类型的prvalue核心常量表达式，从而隐式转换序列仅包含左值到右值的转换。

[expr.const]5.20\4（已修改）

类型T的转换常量表达式是任何类型的表达式，该表达式隐式转换为类型T的常量表达式，从而隐式转换序列仅包含：

• 用户定义的转换，
• 左值到右值的转换，
• 数组到指针的转换，
• 函数到指针的转换，
• 资格转换，
• 积分促销，
• 除窄化转换以外的积分转换，
• 来自std:：nullptr\u t，
• 来自std:：nullptr\u t和
• 函数指针转换

以及引用绑定（如果有）直接绑定的位置。[注：此类表达式可用于<代码>新 表达式中，如大小写表达式、枚举器初始值设定项（如果基础类型是固定的）、数组边界和非类型模板参数。-结束注]

现在区别很明显，呃？还应该提醒的是，根据5.20\7； 4\5，在某些情况下可以使用文字类类型的表达式来代替积分常量表达式。

Answer 2

_{注意：此答案基于目前最新的标准草案，称为N4567。指出了它与C 11/14标准之间的一些差异。}

就类类型而言，整数常量表达式和转换后的常量表达式是不同的。在C 98/03中，当类类型不能在这里使用时（因为当时没有constexr转换函数），确实没有T类型的转换常量表达式这样的术语。

对于整数常量表达式，目标类型未知。但对于类型T的转换常量表达式，目标类型已知为T，并且T不一定是整数或无作用域的枚举类型¹。

因此，为了编译整型常量表达式，编译器首先需要确定目标类型。如果表达式具有整型或非作用域枚举类型，那么显然目标类型就是表达式的类型。否则，如果表达式有一个文本类类型（让我们称这个类型为E），则使用以下过程²：

编译器检查E³中的所有非显式转换函数。假设这些函数的结果类型形成一个集合s。如果S只包含一个整型或非作用域枚举类型（参考修饰符被去除，const和volatile限定符被忽略：const volatile int

（需要注意的是，在上述过程中，不会检查转换函数模板。）

因此，例如，如果一个类类型有两个转换函数，一个是constepr operator int，另一个是constepr operator long，则该类型不能在整型常量表达式中使用（目标类型是不可判定的）。然而，这种类型可以用在int类型的转换常量表达式中，或者用在long类型的转换常量表达式中。

在确定目标类型D后，应用重载解析以找到最合适的转换函数或函数模板，然后调用choosen转换函数（必须是constexpr）以生成类型D-这部分或多或少与类型为D的转换常量表达式相同。

在下面的示例中，Var{}是一个有效的整型常量表达式，但它是一个无效的转换常量表达式，类型为std:：size_t（该示例受此问题启发）。

class Var
{
public:

    constexpr operator int ()
    { return 42; }

    template <typename T>
    constexpr operator T () = delete;
};

enum {
    x = Var{} // the initializer of `x` is expected to be an 
              // integral constant expression
              // x has value 42
};

int t[ Var{} ]; // the array bound is expected to be a
                // converted constant expression of type std::size_t
                // this declaration is ill-formed

N4567 5.20[expr.const]第7页

如果在需要整型常量表达式的上下文中使用文字类类型的表达式，则该表达式将在上下文中隐式转换（第4条）为整型或无范围枚举类型，且所选转换函数应为constexpr。

N4567 4[conv]p5

某些语言结构需要转换为一个值，该值具有适合该结构的特定类型集之一。在这样的上下文中出现的类类型e的表达式e被称为上下文隐式转换为特定类型T，并且当且仅当e可以隐式转换为类型T时，其格式良好，该类型确定如下：e搜索返回类型为cv的非显式转换函数T或引用cvT，以便上下文允许T。只有一个这样的T。

1. 在C 11/14中，转换后的常量表达式只能是整数或枚举类型。N4268改变了这一点
2. 在C 11中，没有这样的过程，而是要求“类类型应具有一个到整数或枚举类型的非显式转换函数，且转换函数应为constepr”N3323将其更改为当前的措辞
3. C 14标准中没有“不明确”一词。它是由CWG 1981年添加的

Answer 3

这两个定义都是必要的，因为你可以用一个做一些事情，但不能用另一个。不，不是每个整数常量表达式都是真正的转换常量表达式。举个明显的例子，转换后的常量表达式禁止缩小转换，但整数常量表达式不允许。

因此我不能这样做：

enum x : char { a = 1024 };

然而，如果枚举的初始值设定项允许使用整型常量表达式，而不是转换后的常量表达式，那么这恰恰是允许的。

作为维恩图，我会把情况画成这样：

因此，两者之间有相当多的重叠（可能比这张图所暗示的要多），但每一个都允许至少一些其他不允许的事情。我已经给出了一个例子，说明了每个方向上的一个项目，但没有尝试详尽地列出差异。

不过，我并不完全相信整型常量表达式禁止用户定义的转换（快速测试表明，我手头的编译器允许用户定义的转换）。这将给出我最初写下这个答案时的情况，更像这样：