С++11 как сделать чтобы вычисление адреса в указателе на структуру происходило во время компиляции?

Question

[no111u3]

Есть образец кода который успешно собирается на GCC вплоть до 6.1, но при этом не собирается на GCC 6.3 и не собирается на любой версии Clang.

constexpr int * const t = reinterpret_cast<int *>(0x40000);


template <int addr>
class C {
public:
  struct gpio_t {
    int test;
  };
  static constexpr volatile gpio_t * const regs =
    reinterpret_cast<volatile gpio_t *>(addr);
};

int main() {
  C<0x40000000>::regs->test = 5;
}

В ходе раскопок понял что это происходит от того что любые манипуляции с адресной арифметикой запрещены в самом стандарте, отсюда последовал вопрос, как не меняя эффективности и безопасности кода сделать так чтобы он соответствовал стандарту.

Comments

[15432]

и это всё нагромождение классов вместо простого сишного выражения?
int * test = (int*)0x40000000;
не знаком с современными стандартами, но для меня это выглядит несколько бредово. не вижу эффективности. куча действий, шаблон, структура и класс для простого присваивания.

[no111u3]

Ну так оно и понятно, что: я не разбираюсь, но комментарий напишу.

[Евгений Шатунов]

no111u3

любые манипуляции с адресной арифметикой запрещены в самом стандарте

А вот с этого момента давай поподробнее. В стандарте не покажешь, где об этом написано?
Что конкретно запрещено, как именно запрещено, какими пунктами стандарта запрещено?

Ну и заодно еще лишним не будет описать, для чего этот весь код нужен. Какую задачу он решает и каким образом он ее решает?

[no111u3]

Евгений Шатунов, Согласно стандарту, нельзя использовать в constexpr любые манипуляции с преобразованием типа указателя (то есть использовать reinterpret_cast как таковой, равно как и преобразования от указателя на бестиповый на любой из типов). - согласно вот этой интерпретации: en.cppreference.com/w/cpp/language/constant_expression пункты 13 и 15.

Код позволяет конкретно этот просто указывает место в котором происходит ошибка. А рабочий код позволяет считать указатель константной величиной, которая позволяет сократить размер генерируемого кода, а также оптимизировать работу с ним.

[Евгений Шатунов]

no111u3

Согласно стандарту, нельзя использовать в constexpr любые манипуляции с преобразованием типа указателя (то есть использовать reinterpret_cast как таковой, равно как и преобразования от указателя на бестиповый на любой из типов).

Именно. А это разве называется адресной арифметикой? У меня иные данные.

Код позволяет конкретно этот просто указывает место в котором происходит ошибка.

Т.е. ты предлагаешь посмотреть на ошибку, но не покажешь конкретный код, который нуждается в исправлении? :)
Стандарт прозрачен и без этого кода. Если тебе надо решить возникшую проблему, то давай смотреть на проблему и анализировать проблему, а не примеры несоблюдения стандарта.

[no111u3]

Евгений Шатунов, В том то весь и вопрос что конкретно эта часть кода и не собирается компиляторами которые мне нужны, я могу привести ссылку сразу на весь проект (он с открытым исходным кодом), но чтобы не отвлекать людей на поиски проблемы сразу привёл то место которое по мнению компиляторов GCC 6.3 и Clang не правильно.

Не считаю что стандарт прозрачен, раз компиляторы уж слишком вольно его толкуют.

[Евгений Шатунов]

no111u3 , если код на гитхабе, то просто сразу кидай ссылку на строку в файле. Иначе - ссылку на файл + указание с какой строки и.т.п.
Понимаешь, сейчас просто сказать можно только одно: стандарт не допускает такого обращения.
Нужно понять, что с подобным кодом делается и зачем он существует (то, что хочется оптимизировать и.т.д. - не пояснение). Тогда станет ясно, как менять код, если его вообще можно или нужно менять.

Не считаю что стандарт прозрачен, раз компиляторы уж слишком вольно его толкуют.

Все ошибаются. :) И в стандарте может найтись ошибка, и в компиляторе тоже.

[no111u3]

Евгений Шатунов, https://github.com/no111u3/stm32cclib/blob/7442f12... - это часть HAL. При попытке собрать это вменяемым компилятором, разваливается именно в этой строке. Почему было написано именно так: это позволяет знать компилятору адрес заранее и за счёт этого даже при отсутствии флагов оптимизации все адреса переходят в секцию кода, что существенно упрощает проект и повышает его быстродействие. Если бы хватало знаний стандарта то я бы проверил это всё на Clang заранее, а так в процессе миграции пришлось постфактум смотреть.

Я как бы не отрицаю что все ошибаются, вот ошибся и я, и теперь не знаю в какую сторону мне дальше копать (на самом деле просто психологически сложно признать что кучу кода придётся выкинуть).

[Евгений Шатунов]

no111u3 , я не пишу это ответом, просто оставлю тебе на "посмотреть" :)
https://youtu.be/zBkNBP00wJE?t=1060
Это твой случай. Вот, еще пример накатал, это то, что тебе и надо.
https://godbolt.org/g/15BBsY

А так, поправь лучше сам вопрос, впиши туда все из наших с тобой уточнений. Вдруг найдется кто-нибудь с более подходящей идеей, чем у Джейсона.

Да, кстати, отвыкай от адресов в int, это тебе тоже однажды аукнется. Используй std::intptr_t/std::uintptr_t.

[no111u3]

Евгений Шатунов, Пример, особенно с флагами оптимизации даёт более чистый выхлоп чем у меня в первом варианте, с видео ознакомлюсь чуть поздней. Пока там стоят int потому, что это пока ещё наброски того что я хочу в итоге, чуть поздней там уже будут нормальные типы - насчёт int я знаю.

После того как соберу всё что есть, скорее уже не сегодня да поправлю формулировку вопроса, и да спасибо за разумную помощь - сам я чувствую что где-то не так понимаю язык.

Answer 1

[Юрий Михайлуц]

Если я правильно понял, то все эти извращения только для того, что бы работать с произвольным адресом в памяти, как с полем структуры. В связи с этим вопрос, почему просто не сделать так:

struct gpio_t {
    int test;
  };

#define TEST_1 reinterpret_cast<volatile gpio_t *> (0x12345678)

int main() {
TEST_1->test = 5;
}

По идее должно работать. Во всяком случае у меня такие фокусы срабатывали.

Comments

[no111u3]

Потому, что это очередные костыли через макросы. А так всё это уже было решено давно - с помощью определения через функцию, которая возвращает ссылку на volatile.

[Юрий Михайлуц]

Ну через функцию - это понятно, что можно. Но Вы же писали

не меняя эффективности и безопасности кода

вот я и подумал, что у Вас какая-то дикая экономия в программе. В функции, ведь, будут лишние пару тактов на вызов тратиться.

[no111u3]

Нет, если это constexpr, по факту при оптимизации это вырождается в те же операции, но при этом остаётся все преимущества Modern C++.

[Юрий Михайлуц]

А, Вы constexpr функцию использовали? Ясно.