The Problem

Проблема на самом деле многогранна; существует ряд различных подвопросов. Некоторые из них присутствуют в одном наборе компиляторов, некоторые в другом, и это не редкость для кода, который работает для одного компилятора, чтобы сломать другой и наоборот. Если это звучит как кошмар для вас, это так! Если вас интересует конкретный список вопросов, пожалуйста, обратитесь к превосходному "Руководство по кодированию для интегральных постоянных выражений" резюме. Для целей нашего обсуждения здесь достаточно сказать, что если ваш код должен работать на одном из компиляторов, перечисленных как проблемные в этой области, вы можете смело предположить, что если вы решите бороться с ними в каждом конкретном случае, скорее всего, вы не сможете поддерживать свое здравомыслие очень долго.

The Symptoms

С положительной стороны, когда у вас есть проблема с интегральной арифметикой, диагностика почти всегда проста: обычно сообщение об ошибке отсылает вас к точному месту в коде, которое вызывает проблемы, и суть проблемы очевидна из текста ошибки, или она становится очевидной, как только вы столкнулись с той же ошибкой пару раз. Например, если мы выкинем этот хорошо сформированный фрагмент на MSVC 7.1 (иначе отличный компилятор!)

void value();
// compares two Integral Constants
template< typename N1, typename N2 > struct less
    : bool_< (N1::value < N2::value) > // line #8
{
};

Мы получаем:

portability.cpp(8) : warning C4346: 'N2::value' : dependent name is not a type
        prefix with 'typename' to indicate a type
        portability.cpp(10) : see reference to class template instantiation 'less<N1,N2>' being compiled
portability.cpp(8) : error C2143: syntax error : missing ',' before ')'
portability.cpp(9) : error C2143: syntax error : missing ';' before '{'
portability.cpp(10) : error C2143: syntax error : missing ';' before '}'
portability.cpp(10) : fatal error C1004: unexpected end of file found

Сами по себе ошибки далеко не идеальны, но, по крайней мере, нам указывают на правильную линию и даже правильную часть линии. Выше в основном читается как "что-то не так между скобками ", и что плюс ошибка "syntax " часть обычно достаточно подсказки.

The Solution

Несмотря на то, что проблемы настолько многочисленны и многогранны, а обходные пути противоречивы, проблемы могут быть надежно скрыты под слоем абстракции библиотеки. Основная идея очень проста: мы всегда можем обернуть константы в типы и передать их. Тогда остается только реализовать алгебраические метафункции, которые работают на таких обертках, один раз, и мы дома в безопасности.

Если вам это кажется знакомым, вероятно, это потому, что вы уже посмотрели на MPL и знаете, что подход, который мы только что описали, на самом делестандартный способ выполнения арифметики в библиотеке. Хотя это мотивировано более общими наблюдениями, этот факт очень удобен для пользователей библиотеки, которые заботятся о переносимости своих численно-тяжелых метапрограмм. Примитивы MPL уже существуют, и, что более важно, они уже реализуют необходимые обходные пути, поэтому ваш цифровой код просто работает. На самом деле, если вы остаетесь в идиомах типа-обертки библиотеки, эти конкретные проблемы никогда не выходят из ее слоя абстракции.

Наконец, есть цена отказа от встроенной арифметики в целом, а именно снижение читаемости и увеличение накладных расходов на компиляцию на некоторых компиляторах. Тем не менее, в большинстве случаев преимущества арифметики на основе типов имеют ее небольшие недостатки.