C の「constexpr」がコンパイル時の未定義の動作を防ぐのはなぜですか?

constexpr が未定義の動作を除外するのはなぜですか?

C 標準では、constexpr 式に未定義の動作が含まれないことが要求されています。これにより、コンパイラは、コンパイル中に未定義の動作を持つ式を評価することで発生する可能性のあるエラーや予期しない結果を防ぐことができます。

この除外の利点

未定義の動作を除外することにより、コンパイラはcan:

• エラーを早期に検出: 式未定義の動作を使用すると、実行時にエラーが発生しない場合でも、コンパイル時にエラーが発生します。
• 一貫した結果を保証します: 除外により、constexpr 式が常に明確に定義された値を返すことが保証されます。予期しない結果が発生する可能性を排除します。
• SFINAE を有効にする: この除外により、プログラマはSFINAE (置換失敗はエラーではない) を使用して、式がコンパイル時に未定義の動作を引き起こすかどうかを判断します。

具体的な利点

未定義の除外constexpr 式の動作は、以下の場合に特に役立ちます。シナリオ:

• 加算中の整数オーバーフローを防止します。そうしないと非定数値になります。
• 境界を越えた要素へのアクセスなど、配列またはポインター内の未定義の動作を検出します。
• データの幅を超える特定のシフト演算の特定type.

裏付けとなる証拠

次のコード例は、constexpr 式での未定義の動作の除外を示しています。

// Integer overflow (undefined behavior) not allowed in constexpr
constexpr int x = std::numeric_limits<int>::max() + 1; // Error

// Pointer arithmetic (undefined behavior) not allowed in constexpr
constexpr int *ptr = &x[20]; // Error

// Shift operation (undefined behavior) not allowed in constexpr
constexpr int y = 1 << 33; // Error (assuming 32-bit int)

ただし、コンパイラによっては特定の種類の未定義のオブジェクトを処理できる場合があることに注意することが重要です。特にシフト操作の場合、動作が異なります。

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