为什么 C `constexpr` 会阻止编译时的未定义行为？

为什么 constexpr 排除未定义的行为？

C 标准要求 constexpr 表达式不得涉及未定义的行为。这允许编译器防止在编译期间计算具有未定义行为的表达式时可能出现的错误或意外结果。

此排除的优点

通过排除未定义的行为，编译器可以：

• 及早检测错误： 表达式未定义的行为将导致编译时错误，即使它们可能不会在运行时导致错误。
• 保证一致的结果：排除确保 constexpr 表达式始终返回明确定义的值，从而消除意外结果的可能性。
• 启用 SFINAE： 此排除允许程序员使用 SFINAE （替换失败不是错误）来确定表达式是否会在编译时导致未定义的行为。

具体好处

排除未定义的行为constexpr 表达式中的内容对于以下场景特别有用：

• 防止整数溢出加法，否则会导致非常量值。
• 检测数组或指针中未定义的行为，例如访问超出边界的元素。
• 识别超出宽度的某些移位操作数据类型。

支持证据

以下代码示例演示了在 constexpr 表达式中排除未定义行为：

// 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)

但是，需要注意的是，不同的编译器可能会处理某些类型的未定义行为有所不同，特别是对于移位操作。

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