可能的模板和 constexpr——如果不兼容

Question

我想在编译时计算 e 值（别担心，不是作业），但出了点问题。

template<size_t limit = 3, class result = std::ratio<0, 1>, size_t factorial = 1, size_t count = 1>
constexpr double e_impl() {
    if constexpr(limit == 0) {
        return static_cast<double>(result{}.num) / result{}.den;
    }
    return e_impl<limit - 1, std::ratio_add<result, std::ratio<1, factorial>>, factorial * count, count + 1>();
}

虽然计算值正确，但编译器会抛出有关模板溢出的错误。 limit 变量似乎超出了范围（低于 0），但它不应该发生，因为 0 案例正在由 if constexpr(…) 语句处理。

所以问题是，我错了吗，这种行为应该是预料之中的，还是编译器错误？使用 GCC 7.1.0 编译。

Answer 1

为避免错误，将第二个 return 显式放入 else 分支：

template<size_t limit = 3, class result = std::ratio<0, 1>, size_t factorial = 1, size_t count = 1>
constexpr double e_impl() {
    if constexpr(limit == 0) {
        return static_cast<double>(result{}.num) / result{}.den;
    }
    else
    {
      return e_impl<limit - 1, std::ratio_add<result, std::ratio<1, factorial>>, factorial * count, count + 1>();
    }
}

https://godbolt.org/g/PdV7m7

理性：

During an instantiation of the enclosing function template or generic lambda, if the converted condition is true and the statement includes a constexpr else substatement, that substatement is not instantiated.

http://open-std.org/JTC1/SC22/WG21/docs/papers/2016/p0128r1.html

它没有提到一个不受约束的 else 块，或者一个不应该运行的块，所以它被实例化，抛出错误。（注意：在 clang 上也失败）

Answer 2

不，这不是错误。这里的问题是，即使 limit 是 0 并且您停止递归，编译器仍然会消除

return e_impl<limit - 1, std::ratio_add<result, std::ratio<1, factorial>>, factorial * count, count + 1>();

因为它是无条件的。您需要将其放入 else 块中，以便仅在 limit 不是 0.

时进行编译

template<size_t limit = 3, class result = std::ratio<0, 1>, size_t factorial = 1, size_t count = 1>
constexpr double e_impl() {
    if constexpr(limit == 0)
        return static_cast<double>(result{}.num) / result{}.den;
    else
        return e_impl<limit - 1, std::ratio_add<result, std::ratio<1, factorial>>, factorial * count, count + 1>();
}

可能的模板和 constexpr——如果不兼容

Possible template & constexpr–if incompatibility

c++

templates

constexpr

if-constexpr