如何在 C++11 constexpr 中检查双精度位模式是否为 0x0？

Question

我想检查给定的双精度/浮点变量是否具有实际的位模式 0x0。不要问为什么，它用在 Qt 中的一个函数中（

qIsNull()

），我想成为

constexpr

。

原始代码使用了联合：

union { double d; int64_t i; } u;
u.d = d;
return u.i == 0;

这当然不起作用

constexpr

。

下一次尝试是

reinterpret_cast

：

return *reinterpret_cast<int64_t*>(&d) == 0;

但是，虽然它在 GCC 4.7 中作为

constexpr

工作，但在 Clang 3.1 中却失败了（理所当然，指针操作的 b/c）。

最终的想法是去 Alexandrescuesque 并这样做：

template <typename T1, typename T2>
union Converter {
    T1 t1;
    T2 t2;
    explicit constexpr Converter( T1 t1 ) : t1(t1) {}
    constexpr operator T2() const { return t2; }
};

// in qIsNull():
return Converter<double,int64_t>(d);

但这对于 Clang 来说也不够聪明：

note: read of member 't2' of union with active member 't1' is not allowed in a constant expression
constexpr operator T2() const { return t2; }
                                       ^

还有其他人有好主意吗？

Answer 1

我想检查给定的双精度/浮点变量是否具有实际的位模式 0x0

但是如果它是

constexpr

，那么它不会检查任何变量，而是检查该变量静态确定保存的值。这就是为什么你不应该使用指针和联合技巧，“正式”没有任何内存可以指向。

如果您可以说服您的实现执行非陷阱 IEEE 除零，那么您可以执行以下操作：

return (d == 0) && (1 / d > 0)

只有

+/-0

等于 0。

1/-0

是

-Inf

，不大于 0。

1/+0

是

+Inf

，不大于 0。但我不知道如何使非陷阱算术发生。

Answer 2

似乎 clang++ 3.0 和 g++ 4.7（但不是 4.6）都将

std::signbit

视为

constexpr

。

return x == 0 && std::signbit(x) == 0;

Answer 3

无法从常量表达式中查看

double

的基础位模式。 C++11 标准中存在一个缺陷，允许通过

void*

进行强制转换来进行此类检查，但这已由 C++ 核心问题 1312 解决。

作为“证明”，clang 的

constexpr

实现（被认为是完整的）没有用于提取常量

double

值表示的机制（除了通过非标准向量运算，即使这样，目前也没有检查结果的方法）。

正如其他人所建议的，如果您知道您将针对使用 IEEE-754 浮点的平台，则

0x0

对应于正零值。我相信检测这一点的唯一方法（在 clang 和 g++ 中的常量表达式中都有效）是使用

__builtin_copysign

:

constexpr bool isPosZero(double d) {
  return d == 0.0 && __builtin_copysign(1.0, d) == 1.0;
}

Answer 4

在 c++20 中，可以使用 constexpr bit_cast，因此可以像这样检查无符号零：

std::bit_cast(d) == 0