std::to_integer的目的是什么？

Question

据我所知，std::to_integer<T> 相当于 T(value)，其中 value 是一个类型为 std::byte 的变量。我查看了一些主要编译器的实现，发现在这种情况下，“相当于”字面上意思是“作为实现”。换句话说，在大多数情况下，to_integer 实际上被实现为：

return T(value);

就是这样。

我不明白这样一个函数的目的是什么？
具有讽刺意味的是，它的缺点甚至比优点还要多。我应该为这样一个函数包括整个头文件，只是为了避免类似C语言的强制转换，而这种转换很可能直接内联。

除了作为类似C语言强制转换的“好看”替代品之外，还有其他原因吗？

- skypjack

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标题的抱怨是不公平的。如果您使用std::byte，那个头文件已经被包含了（或者最好被包含了！） - StoryTeller - Unslander Monica

std::to_integer<T> 是一个 constexpr，但对于 T(value) 并不一定相同。 - Silvano Cerza

@SilvanoCerza 它实际上是作为一个constexpr函数实现的，它返回T(value)。它怎么可能不同于T(value)呢？我不明白，但听起来很有趣，如果可能的话，我邀请您在答案中更好地阐述这一点。谢谢。 - skypjack

我认为这可能与ADL有关，但我不确定。 - David G

Answer 1

这只是C风格转换的一个好看且无害的替代品吗？

你把它说得好像这是一些琐碎的细节。强制类型转换是危险的。将某些东西转换为错误的类型很容易，而且通常编译器不会阻止你这样做。此外，因为在C++中，std::byte 不是整数类型，所以处理数字字节值通常需要大量强制类型转换。拥有一个可以明确转换为整数的函数可以使用户体验更加安全。

例如，float(some_byte) 是完全合法的，而 to_integer<float>(some_byte) 是明确禁止的。 to_integer<T> 要求 T 是整数类型。 to_integer 是一个更安全的选择。

我应该为这样一个函数包含一个完整的头文件吗？

如果你指的是 "整个头文件"，那么你已经从中获取了std::byte，因此根据定义已经包含了相同的头文件...

- Nicol Bolas

Answer 2

std::to_integer<T>(some_byte) 相当于 T(some_byte)，但前提是它能够编译通过。 T(some_byte) 等同于不安全的 C 风格强制类型转换 (T)some_byte，可能会产生可怕的后果。另一方面，std::to_integer 受到适当限制，只有在安全的情况下才能工作：

只有当 std::is_integral_v<IntegerType> 为真时，此重载才参与重载决议。

如果 T 不是整数类型，那么代码将无法编译而不是产生未定义的行为。如果 some_byte 不是 std::byte，那么代码将无法编译而不是产生未定义的行为。

- Justin

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你有一个从非指针类型转换为整数类型的未定义行为的例子吗（特别是从非指针类型，可能实现会选择未定义行为）？ - Davis Herring

@DavisHerring 我非常谨慎地选择了“可能具有未定义行为”的短语。如果您执行不正确的转换并使用该转换的结果，则会出现未定义的行为。例如，如果 T 实际上是一个指针，如果 some_byte 实际上是一个指针，如果其中一个是引用（我必须仔细考虑规则才能知道何时引用是正确的）。重点是 C 风格转换的接口允许您做危险和不安全的事情，但 std::to_integer 不会这样做。 - Justin

@DavisHerring，此外，实现不能“选择未定义的行为”；这不取决于实现。标准决定某些行为是否被定义。实现不能选择使某些行为未定义。他们可以选择定义未定义的行为，但他们不能取消已定义的行为。 - Justin

表达式从不具有引用类型，而对非引用类型的强制转换仅涉及源的值类别，仅在调用函数时才会涉及。至于“实现定义的未定义行为”，我之所以说“可能”是出于与您说“潜在”的原因相同——实现可以合理地表示将整数转换为指针涉及通过（可能无效的）指针读取等操作。 - Davis Herring

Answer 3

除了之前提到的意图表达和安全问题外，我从委员会讨论论文中得出的想法是，它的目的就像std::to_string一样，并且未来可能会有更多的重载版本。

- Davis Herring

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这是一个很好的观点。通过引用一些委员会讨论并解释讨论如何暗示这一点，可以改进它，但未来的演变是std::to_integer的原因是有道理的。 - Justin

@Justin：精确的会议记录不会被公开，但是也没有太多可引用的内容（除了与 to_string 的比较之外）——因此是“我明白了”。我认为还有可能正在考虑不支持 static_cast<int>(myByte) 的替代设计。 - Davis Herring

Answer 4

C风格的强制类型转换与std::to_integer<T>不等价。请看下面的示例。

std::to_integer<T>仅在std::is_integral_v<T>为true时参与重载决议。

#include <cstddef>
#include <iostream>

template <typename T>
auto only_return_int_type_foo(std::byte& b)
{
    return std::to_integer<T>(b);
}

template <typename T>
auto only_return_int_type_bar(std::byte& b)
{
    return T(b);
}

int main()
{
    std::byte test{64};
    // compiles
    std::cout << only_return_int_type_foo<int>(test) << std::endl;

    // compiler error
    std::cout << only_return_int_type_foo<float>(test) << std::endl;

    // compiles
    std::cout << only_return_int_type_bar<int>(test) << std::endl;

    // compiles
    std::cout << only_return_int_type_bar<float>(test) << std::endl;
} 

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