如何在编译时查询一个constexpr的std::tuple？

Question

在C++0x中，可以创建一个constexpr std::tuple，比如：

#include <tuple>
constexpr int i = 10;
constexpr float f = 2.4f;
constexpr double d = -10.4;
constexpr std::tuple<int, float, double> tup(i, f, d);

还可以在运行时查询std::tuple，例如通过

int i2 = std::get<0>(tup);

但是不可能在编译时查询它，例如：

constexpr int i2 = std::get<0>(tup);

最新的g++快照（2011-02-19）会抛出编译错误。

还有其他方法可以在编译时查询constexpr std::tuple吗？

如果没有，是否有概念上的原因导致不能查询它？

（我知道要避免使用std::tuple，例如改用boost::mpl或boost::fusion，但是不使用新标准中的tuple类似乎不太对...）

顺便问一句，有人知道为什么吗？

  constexpr std::tuple<int, float, double> tup(i, f, d);

编译通过，但是

  constexpr std::tuple<int, float, double> tup(10, 2.4f, -10.4);

不是吗？

非常感谢！ - lars

- Lars

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在n3225.pdf中，只有默认构造函数被标记为constexpr。也许现在使用这个特性还为时过早？ - UncleBens

Answer 1

std::get没有被标记为constexpr，因此您无法在constexpr上下文中使用它来检索从tuple中的值，即使该元组本身是constexpr。

不幸的是，std::tuple的实现是不透明的，因此您也无法编写自己的访问器。

- Anthony Williams

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谢谢。所以你的答案是“不，这是不可能的。”与此同时，我已经看了一下<tuple>，完全同意。这就引出了一个问题：为什么我们不能在编译时查询std::tuples呢？但是，这个问题可能更好地在我有关std::forward的constexpr性质的更广泛范围的问题中讨论。链接：https://dev59.com/G2435IYBdhLWcg3w-1Z_ - Lars

N3305 建议为 tuple::get 添加 constexpr。 - Dave Abrahams

Answer 2

现在，std::get<>是一个constexpr函数。如果我使用gcc c++ 11或更高版本，下面的代码就可以编译。

constexpr int i2 = std::get<0>(tup);
constexpr std::tuple<int, float, double> tup(10, 2.4f, -10.4);

此外，您可以使用make_index_sequence（c++14或更高版本）在编译时生成数字列表，并访问元组。

constexpr auto size = std::tuple_size<decltype(tup)>::value;
for_sequence(std::make_index_sequence<size>{}, [&](auto i){
        constexpr auto property = std::get<i>(tup);
        std::cout<<property<<std::endl;
});

template <typename T, T... S, typename F>
constexpr void for_sequence(std::integer_sequence<T, S...>, F&& f) {
    using unpack_t = int[];
    (void)unpack_t{(static_cast<void>(f(std::integral_constant<T, S>{})), 0)..., 0};
}

- sayem siam

Answer 3

这个问题在C++17中已经被解决了。但是，如果你想将tuple作为参数传递给constexpr函数，我强烈建议阅读这篇文章https://mpark.github.io/programming/2017/05/26/constexpr-function-parameters/

- klockvud

Answer 4

我还没有使用过C++0x，但我认为std::get()是一个函数，而不是编译器可以直接解释的表达式。因此，在函数本身被编译后，它只有在运行时才有意义。

- Michael Scott Shappe

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C++0x 添加了关键字 constexpr，它实际上强制编译器在编译时计算函数，例如 constexpr int add(int x, int y) { return x+y;}，你可以这样写 constexpr int i = add(7, 13);，i 的值在编译时可用，例如在 static_assert(i == 20, "i correct"); 中。-- 所以我的问题是为什么 std::get 不是 constexpr？ - Lars

constexpr 的想法是可以告诉编译器在参数也是 const 表达式的情况下计算函数调用的结果。 - UncleBens

这并不是我所找到的参考资料的理解。我的理解是，constexpr 可以定义返回常量表达式的内联函数（替代宏），但只有当该函数本身是 constexpr 时，它才能调用一个函数。 - Michael Scott Shappe

@Lars -- 我猜想的原因是，因为std::get<T>(arg)将被用于arg本身不会成为constexpr的情况下。 - Michael Scott Shappe

这也不是问题，因为当使用非constexpr参数调用时，constexpr将被静默丢弃。 - Lars