实现is_constexpr_copiable

Question

我尝试实现一个类似于std::is_constructable的值模板，但只有当类型在constexpr环境中可复制时才为true（即其复制构造函数是constexpr限定的）。我得出了以下代码：

#include <type_traits>

struct Foo {
    constexpr Foo() = default;
    constexpr Foo(const Foo&) = default;
};
struct Bar {
    constexpr Bar() = default;
    Bar(const Bar&);
};

namespace detail {
template <int> using Sink = std::true_type;
template<typename T> constexpr auto constexpr_copiable(int) -> Sink<(T(T()),0)>;
template<typename T> constexpr auto constexpr_copiable(...) -> std::false_type;
}
template<typename T> struct is_constexpr_copiable : decltype(detail::constexpr_copiable<T>(0)){ };

static_assert( is_constexpr_copiable<Foo>::value, "");
static_assert(!is_constexpr_copiable<Bar>::value, "");

现在我问自己这是否符合标准，因为编译器似乎不同意输出。https://godbolt.org/g/aaqoah

编辑(C++17个功能）：

在使用C++17的新的自动非类型模板类型实现略有不同的is_constexpr_constructible_from时，当用sfinae取消引用constexpr表达式中的nullptr时，我再次发现了编译器之间的差异。

#include <type_traits>

struct Foo {
    constexpr Foo() = default;
    constexpr Foo(const Foo&) = default;
    constexpr Foo(const Foo*f):Foo(*f) {};
};
struct Bar {
    constexpr Bar() = default;
    Bar(const Bar&);
};

namespace detail {
template <int> struct Sink { using type = std::true_type; };
template<typename T, auto... t> constexpr auto constexpr_constructible_from(int) -> typename Sink<(T(t...),0)>::type;
template<typename T, auto... t> constexpr auto constexpr_constructible_from(...) -> std::false_type;
}
template<typename T, auto... t> struct is_constexpr_constructible_from : decltype(detail::constexpr_constructible_from<T, t...>(0)){ };

constexpr Foo foo;
constexpr Bar bar;
static_assert( is_constexpr_constructible_from<Foo, &foo>::value, "");
static_assert(!is_constexpr_constructible_from<Foo, nullptr>::value, "");
static_assert(!is_constexpr_constructible_from<Bar, &bar>::value, "");

int main() {}

Clang接受一些未定义的行为，即在decltype的未求值操作数的求值中取消引用nullptr。

Answer 1

最难的挑战是，给出一个函数来评估从const T&中是否存在任意T的constexpr构造函数，这里给出的在C++17中似乎是不可能的。幸运的是，我们可以有很长的路没有。其理由如下：

以下限制对于确定某些表达式是否可以在constexpr内容中求值很重要：

>

要计算t的复制构造函数，需要const t&类型的值。这样的值必须引用具有活动生存期的对象，即在constexpr上下文中，它必须引用在逻辑封闭表达式中创建的某个值。

这可能会给我们一个小漏洞

所以表达式最好是未求值的操作数§8.2.3.1

在某些上下文中，会出现未求值的操作数([expr.prim.req]、[expr.typeid]、[expr.sizeof]、[expr.unary.noexcept]、[dcl.type.simple]、[temp])。未求值的操作数不求值

不幸的是，新引入的if constexpr不是表达式，而是带有表达式参数的语句。因此，它不能帮助强制表达式的constexpr可求值性。当语句被计算时，它的表达式也被计算，我们又回到了创建一个可计算的常量t&的问题上。丢弃的语句对进程没有任何影响。

由于困难的部分是创建常量t&，所以我们只针对少量常见但容易确定的可能性进行创建，其余的则由非常特殊的case调用者进行专门化。

namespace detail {
    template <int> using Sink = std::true_type;

    template<typename T,bool SFINAE=true> struct ConstexprDefault;
    template<typename T>
    struct ConstexprDefault<T, Sink<(T{}, 0)>::value> { inline static constexpr T instance = {}; };

    template<typename T> constexpr auto constexpr_copiable(int) -> Sink<(T{ConstexprDefault<T>::instance}, 0)>;
    template<typename T> constexpr auto constexpr_copiable(...) -> std::false_type;
}

template<typename T>
using is_constexpr_copyable_t = decltype(detail::constexpr_copiable<T>(0));

专用化详细信息::ConstExprDefault对于声明constexpr复制构造函数的任何类类型都是可能的，如上所示。请注意，该参数对于其他没有构造函数的复合类型不成立§6.7.2。数组、联合、引用和枚举需要特别注意。

为什么只有很多？与前面一样，一些constexpr构造函数将存在，但可能有访问限制。这将在我们的模板机中给出一个假阳性，并导致无限的搜索，并且在某个时候编译器会死：/。或者构造函数可能被无法解析的重载隐藏，因为ubiq太通用。同样的效果，可悲的编译器和一个愤怒的petc（™善待编译器组织，不是一个真正的组织）。实际上，访问限制可能是可以解决的，因为这些限制并不应用在模板参数中，而模板参数可能允许我们提取一个指向成员的指针和[...]。

我就到此为止。据我所知，这是乏味的，而且大部分是不必要的。当然，包含5个参数的可能的构造函数调用对于大多数用例来说已经足够了。任意t是非常非常困难的，我们不妨等待C++20，因为模板元编程将再次发生巨大变化。