constexpr 静态从 int 转换为具有非固定基础类型的作用域枚举的未定义行为在 C++17 中编译
Undefined behavior of constexpr static cast from int to scoped enum with non-fixed underlying type compiles in C++17
我想知道以下是否应该在 C++17 中编译
enum class E
{
A, B
};
constexpr E x = static_cast<E>(2);
这可以在 Ubuntu 20.04 上使用 GCC 9.3.0 和 Clang 10.0.0 进行编译。
我的问题是
- 这个应该编译吗？
- 如果应该，为什么？
我认为不应该。
有很多关于未定义行为 (UB) 和枚举的 post，但我找不到任何在常量表达式上下文中提出的。此外，大多数 post 使用底层类型，我认为范围枚举没有任何固定的底层类型。由于我无法访问 ISO 标准的副本，因此我将参考最新的 C++17 草案，在下面的推理中找到 cppreference.com here。
首先，我们找到了将带有UB的表达式从常量表达式中丢弃的段落
[expr.const]/2: An expression e is a core constant expression unless the evaluation of e, following the rules of the abstract machine, would evaluate one of the following expressions:
有小节
[expr.const]/2.6: an operation that would have undefined behavior as specified in Clauses [intro] through [cpp] of this International Standard [ Note: including, for example, signed integer overflow (Clause [expr]), certain pointer arithmetic ([expr.add]), division by zero, or certain shift operations — end note ] ;
这告诉我们常量表达式不能包含 UB。
然后，我们找到有关从 int 到 enum 的静态转换的部分
[expr.static.cast]/10: A value of integral or enumeration type can be explicitly converted to a complete enumeration type. The value is unchanged if the original value is within the range of the enumeration values ([dcl.enum]). Otherwise, the behavior is undefined. A value of floating-point type can also be explicitly converted to an enumeration type. The resulting value is the same as converting the original value to the underlying type of the enumeration ([conv.fpint]), and subsequently to the enumeration type.
这告诉我们，如果操作数在目标枚举的范围内，则静态转换的结果定义明确。该部分参考 [decl.enum]/8 关于枚举值的范围（太长到 post 这里，我也无法正确格式化).无论如何，它表示非固定基础类型枚举的有效值范围由最小位集定义，该位集可以适合最小和最大枚举之间的所有值（以双补码格式）。
最后，将这三个部分应用于示例代码，我们可以说可以同时包含 A = 0 和 B = 1 的最小位域的大小为 1。因此，整数 2（需要两位以二进制补码格式表示）在目标枚举 E 的范围之外，并且静态转换具有未定义的行为。由于 constexpr 变量不能有未定义的行为，程序不应该编译。
我能得到的最接近答案是在 this post 中，他们讨论了在 constexpr 中的 UB 情况下是否需要编译器发出诊断：
post 的 TLDR 是：是的，但警告可能足以投诉标准。
作用域枚举始终具有固定的基础类型。 [dcl.enum]/5 (C++17):
For a scoped enumeration type, the underlying type is int if it is not explicitly specified. In both of these cases, the underlying type is said to be fixed.
因此您的 E 具有 int 的固定基础类型。然后在第8段：
For an enumeration whose underlying type is fixed, the values of the enumeration are the values of the underlying type.
2 在 int 的范围内，因此根据您从 [expr.static.cast] 引用的文本，强制转换的行为是明确定义的。
我想知道以下是否应该在 C++17 中编译
enum class E
{
A, B
};
constexpr E x = static_cast<E>(2);
这可以在 Ubuntu 20.04 上使用 GCC 9.3.0 和 Clang 10.0.0 进行编译。
我的问题是
- 这个应该编译吗？
- 如果应该，为什么？
我认为不应该。 有很多关于未定义行为 (UB) 和枚举的 post，但我找不到任何在常量表达式上下文中提出的。此外，大多数 post 使用底层类型，我认为范围枚举没有任何固定的底层类型。由于我无法访问 ISO 标准的副本，因此我将参考最新的 C++17 草案，在下面的推理中找到 cppreference.com here。
首先，我们找到了将带有UB的表达式从常量表达式中丢弃的段落
[expr.const]/2: An expression e is a core constant expression unless the evaluation of e, following the rules of the abstract machine, would evaluate one of the following expressions:
有小节
[expr.const]/2.6: an operation that would have undefined behavior as specified in Clauses [intro] through [cpp] of this International Standard [ Note: including, for example, signed integer overflow (Clause [expr]), certain pointer arithmetic ([expr.add]), division by zero, or certain shift operations — end note ] ;
这告诉我们常量表达式不能包含 UB。
然后，我们找到有关从 int 到 enum 的静态转换的部分
[expr.static.cast]/10: A value of integral or enumeration type can be explicitly converted to a complete enumeration type. The value is unchanged if the original value is within the range of the enumeration values ([dcl.enum]). Otherwise, the behavior is undefined. A value of floating-point type can also be explicitly converted to an enumeration type. The resulting value is the same as converting the original value to the underlying type of the enumeration ([conv.fpint]), and subsequently to the enumeration type.
这告诉我们，如果操作数在目标枚举的范围内，则静态转换的结果定义明确。该部分参考 [decl.enum]/8 关于枚举值的范围（太长到 post 这里，我也无法正确格式化).无论如何，它表示非固定基础类型枚举的有效值范围由最小位集定义，该位集可以适合最小和最大枚举之间的所有值（以双补码格式）。
最后，将这三个部分应用于示例代码，我们可以说可以同时包含 A = 0 和 B = 1 的最小位域的大小为 1。因此，整数 2（需要两位以二进制补码格式表示）在目标枚举 E 的范围之外，并且静态转换具有未定义的行为。由于 constexpr 变量不能有未定义的行为，程序不应该编译。
我能得到的最接近答案是在 this post 中，他们讨论了在 constexpr 中的 UB 情况下是否需要编译器发出诊断： post 的 TLDR 是：是的，但警告可能足以投诉标准。
作用域枚举始终具有固定的基础类型。 [dcl.enum]/5 (C++17):
For a scoped enumeration type, the underlying type is
intif it is not explicitly specified. In both of these cases, the underlying type is said to be fixed.
因此您的 E 具有 int 的固定基础类型。然后在第8段：
For an enumeration whose underlying type is fixed, the values of the enumeration are the values of the underlying type.
2 在 int 的范围内，因此根据您从 [expr.static.cast] 引用的文本，强制转换的行为是明确定义的。