C 상수 표현식에서 정의되지 않은 동작이 제외되는 이유는 무엇입니까?

상수 표현식에서 정의되지 않은 동작 제외 이해

C 초안 표준에서 상수 표현식은 프로그램 정확성을 보장하는 데 중추적인 역할을 합니다. 그러나 이 영역 내에서는 정의되지 않은 동작에 대한 특별한 예외가 존재합니다. 이는 다음과 같은 질문을 제기합니다. 이 제외가 필요한 이유는 무엇이며 어떤 고유한 기능을 제공합니까?

제외의 본질

상수 표현식 정의, 섹션 5.19.2 표준 초안에서는 잠재적으로 정의되지 않은 동작을 포함하는 특정 작업이 하위 표현식 구성 요소로 금지된다고 규정하고 있습니다. 여기에는 부호 있는 정수 오버플로, 특정 포인터 산술, 0으로 나누기 및 특정 시프트 연산이 포함됩니다.

이 제외는 상수 표현식이 해당 데이터 유형의 표현 가능한 값 범위 내에서 수학적으로 잘 정의된 결과를 생성해야 한다는 요구 사항에서 비롯됩니다. 작업에 정의되지 않은 동작의 고유한 위험이 있는 경우 이 요구 사항을 충족할 수 없으므로 상수 표현식의 무결성을 유지하기 위해 해당 작업을 제외해야 합니다.

제외의 이점

상수 표현식에서 정의되지 않은 동작을 제외하면 다음과 같은 여러 이점이 있습니다.

• 컴파일 시간 감지: 상수 표현식은 컴파일 타임에 평가됩니다. 이러한 제외를 통해 컴파일 중에 상수 표현식과 관련된 정의되지 않은 동작이 감지되고 보고됩니다.
• 정확성 확인: 상수 표현식에서 정의되지 않은 동작을 허용하지 않음으로써 컴파일러는 다음의 수학적 정확성을 보장할 수 있습니다. 이러한 표현식을 사용하면 전반적인 프로그램 신뢰성이 향상되고 런타임 오류 가능성이 줄어듭니다.

실용적 애플리케이션

개발자는 제외를 활용하여 SFINAE를 활용하여 추가 식이 오버플로를 유발할 수 있는지 여부를 식별할 수 있습니다. 예를 들어, dyp가 제안한 솔루션에서 영감을 얻은 다음 코드는 이 기술을 보여줍니다.

template <typename T1, typename T2>
struct addIsDefined
{
    template <T1 t1, T2 t2>
    static constexpr bool isDefined()
    {
        return isDefinedHelper<t1, t2>(0);
    }

    template <T1 t1, T2 t2, decltype(t1 + t2) result = t1 + t2>
    static constexpr bool isDefinedHelper(int)
    {
        return true;
    }

    template <T1 t1, T2 t2>
    static constexpr bool isDefinedHelper(...)
    {
        return false;
    }
};

이 구성을 사용하면 개발자가 컴파일 타임에 잠재적인 오버플로를 효과적으로 감지하여 코드 안전성을 높일 수 있습니다.

더 넓은 의도의 표시

섹션 5.19.2의 표현은 상수 표현식에서 정의되지 않은 동작을 감지하도록 명시적으로 요구하지 않는 문제 695(constexpr 함수의 컴파일 시간 계산 오류)는 위원회의 의도에 대한 통찰력을 제공합니다. 이 문제는 상수 표현식의 정의되지 않은 동작으로 인해 상수 표현식이 필요한 컨텍스트에서 사용하면 후속 진단이 발생하고 상수 표현식이 아닌 표현식이 발생해야 함을 시사합니다.

결론

상수 표현식에서 정의되지 않은 동작을 제외하는 것은 프로그램 정확성을 유지하고 안정적인 코드를 촉진하는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 제외를 통해 컴파일러는 컴파일 중에 정의되지 않은 동작을 감지하고 수정할 수 있으며 개발자는 오버플로 감지를 위해 SFINAE를 활용할 수 있습니다. 코드 안전성을 강화하고 강력한 소프트웨어 개발을 보장하려면 이러한 제외와 상수 표현식의 의미를 이해하는 것이 필수적입니다.

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