為什麼未定義的行為從 C 常數表達式中排除？

理解常數表達式中未定義行為的排除

在C 草案標準中，常量表達式在確保程序正確性方面發揮著關鍵作用。然而，在這個領域內，未定義的行為存在特定的豁免。這就提出了問題：為什麼這種排除是必要的，它提供了哪些獨特的功能？

排除的本質

定義常數表達式，第 5.19.2 節標準草案規定禁止某些具有潛在未定義行為的操作作為子表達式組件。這包括有符號整數溢位、某些指針算術、除以零以及特定的移位運算。

這種排除源自於常數表達式在其資料類型的可表示值範圍內產生數學上明確定義的結果的要求。如果某個操作存在未定義行為的固有風險，則它無法滿足此要求，因此需要將其排除以保持常數表達式的完整性。

排除的好處

排除常數表達式中的未定義行為有幾個優點：

• 編譯時檢測： 常數表達式在編譯時評估。此排除可確保在編譯期間偵測並報告與常數表達式關聯的任何未定義行為。
• 正確性驗證：透過禁止常數表達式中的未定義行為，編譯器可以保證以下表達式的數學正確性：這些表達式，增強了程式的整體可靠性並減少了運行時錯誤的可能性。

實用應用程式

利用排除，開發人員可以利用 SFINAE 來辨別加法表達式是否會導致溢位。例如，以下程式碼受 dyp 提出的解決方案啟發，演示了此技術：

此構造有效地允許開發人員在編譯時檢測潛在的溢出，從而增強程式碼安全性。

更廣泛意圖的指示

雖然第5.19.2 節的措詞沒有明確為了強制要求檢測常數表達式中的未定義行為，第695 期（ constexpr 函數中的編譯時計算錯誤）提供了對委員會意圖的深入了解。此問題表明常數表達式中的未定義行為應導致非常量表達式，並在需要常數表達式的上下文中使用它而產生任何後續診斷。

結論

從常數表達式中排除未定義的行為對於維護程序正確性和促進可靠的程式碼起著至關重要的作用。這種排除允許編譯器在編譯期間檢測和修正未定義的行為，並使開發人員能夠利用 SFINAE 進行溢出檢測。了解這種排除及其在常數表達式中的含義對於增強程式碼安全性和確保穩健的軟體開發至關重要。

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