有没有办法在 constexpr 函数中进行编译时检查？

Question

我试图用 C++ 编写一个在编译时评估的日志函数。我希望只有当输入是 2 的幂时代码才能编译并给出答案。为了实现这一点，我需要某种方法在编译时在 constexpr 函数中执行检查。

我想要以下行为：

constexpr int a = logBase2(16); // should equal 4
constexpr int b = logBase2(42); // should not compile, input is not a power of 2
constexpr int c = logBase2(-1); // should also not compile

我尝试了以下代码：

constexpr bool isPowerOf2(int x) {
    return (x > 0) && ((x & (x - 1)) == 0);
}

constexpr int logBase2(int x) {
    static_assert(isPowerOf2(x), "Input must be a power of 2");

    int result = 0;
    while ((x & 1) == 0) {
        x >>= 1;
        result++;
    }

    return result;
}

当然这不能编译，因为参数 x 不能保证是 constexpr：constexpr 只是意味着该函数可以在编译时被评估。

我需要这样的东西：

constexpr bool isPowerOf2(int x) {
return (x > 0) && ((x & (x - 1)) == 0);
}

constexpr int logBase2(constexpr int x) { // x must be able to be evaluated at compile time
static_assert(isPowerOf2(x), "Input must be a power of 2");

    int result = 0;
    while ((x & 1) == 0) {
        x >>= 1;
        result++;
    }
    
    return result;

}

但这不是有效的 C++。有什么方法可以完成这个或类似的事情吗？

Answer 1

如果出现“错误”，你可能会

throw

，那么你将会遇到编译错误

constexpr bool isPowerOf2(int x) {
    return (x > 0) && ((x & (x - 1)) == 0);
}

constexpr int logBase2(int x) {
    if (!isPowerOf2(x)) {
        throw std::runtime_error("Input must be a power of 2");
    }

    int result = 0;
    while ((x & 1) == 0) {
        x >>= 1;
        result++;
    }

    return result;
}

然后

constexpr int b = logBase2(42); // not compile
constexpr int c = logBase2(-1); // not compile