Wie verhindert C undefiniertes Verhalten in konstanten Ausdrücken?

Ausschluss undefinierten Verhaltens in konstanten Ausdrücken

Einführung

Der C-Standard schreibt vor, dass konstante Ausdrücke keine Operationen beinhalten sollten, die zu undefiniertem Verhalten führen. Diese Anforderung ist zwar zunächst verwirrend, bietet jedoch mehrere Vorteile und stärkt die Fähigkeiten konstanter Ausdrücke.

Begründung für den Ausschluss

Undefiniertes Verhalten entsteht typischerweise durch Operationen wie Zeigerarithmetik, vorzeichenbehafteten Ganzzahlüberlauf oder bestimmte Operationen Schichtbetrieb. Das Zulassen dieser Operationen in konstanten Ausdrücken würde das Ziel, deterministische Ergebnisse zur Kompilierungszeit bereitzustellen, untergraben. Dies würde zu Unsicherheit und möglichen Inkonsistenzen bei der Auswertung dieser Ausdrücke führen.

Compiler-Erkennung von undefiniertem Verhalten

Durch den Ausschluss von undefiniertem Verhalten in konstanten Ausdrücken können Compiler solche Probleme während der Kompilierung aktiv erkennen und melden. Beispielsweise führt der Versuch, eine constexpr-Variable zu erstellen, die mit einem Ausdruck initialisiert wurde, der undefiniertes Verhalten enthält, zu einem Fehler.

SFINAE und Erkennung undefinierten Verhaltens

Dieser Ausschluss kann über SFINAE genutzt werden, um festzustellen, ob ein Ein zusätzlicher Ausdruck würde einen Überlauf verursachen. Indem wir eine Vorlage erstellen, die prüft, ob eine Additionsoperation zu undefiniertem Verhalten führt, können wir dieses Wissen nutzen, um potenzielle Fehler zu vermeiden.

Entwicklung des Standards

Anfangs war der Standard hinsichtlich der Handhabung unklar von undefiniertem Verhalten in konstanten Ausdrücken. Spätere Aktualisierungen stellten jedoch klar, dass undefiniertes Verhalten in diesem Zusammenhang nicht zulässig sein sollte. Diese Änderung verstärkt die Absicht, undefiniertes Verhalten zur Kompilierungszeit innerhalb konstanter Ausdrücke zu diagnostizieren.

Schlussfolgerung

Der Ausschluss von undefiniertem Verhalten in konstanten Ausdrücken ist eine entscheidende Anforderung, die die Zuverlässigkeit und Nützlichkeit konstanter Ausdrücke erhöht . Es ermöglicht Compilern, solche Probleme frühzeitig zu erkennen, hilft bei der Erkennung undefinierten Verhaltens über SFINAE und steht im Einklang mit dem Ziel des Standards einer deterministischen Auswertung zur Kompilierungszeit.

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