C++ グローバル配列の先頭アドレスをコンパイル時定数として扱いたい

Question

前提・実現したいこと

C++20

下記ソースコードのようにグローバル配列の先頭アドレスをテンプレート引数として
使用する方法はないでしょうか？

組み込みで使用することを想定しています。
Linux上でもコンパイルと実行ができるようにしたいと考えています。

発生している問題・エラーメッセージ

式には定数値が必要です -- "Kernel::byte *" から "unsigned int" への変換は、定数式の評価では無効です

該当のソースコード

uint8_t MemorySpace[0xffff] ={};
constexpr size_t MemorySpaceAddr = reinterpret_cast<size_t>(MemorySpace);

template<size_t BaseAddr,size_t,Range>
class MyAllocater
{
(中略）;
}

int main()
{
    MyAllocater<MemorySpaceAddr,0xffff> alc1;
}

Answer 1

質問文のコードだとreinterpret_castを用いていますが、reinterpret_castはconstexprな文脈中で用いることはできません。c++20でstd::bit_castが登場しますが、ポインタ型の場合に定数式として評価できないので代用することはできません。

一方、非型テンプレートは参照やポインタを取ることができるので、ポインタ自体をテンプレート引数にすることは可能です。ポインタの場合は外部リンケージでもおｋのはずです。

#include <cstdint>
#include <iostream>

std::uint8_t buffer[0xffff] = {};

template<std::uint8_t* BaseAddr, std::size_t Range>
class MyAllocater
{
public:
    MyAllocater() {
        *BaseAddr = 42;
    }
};

int main()
{
    MyAllocater<buffer, 0xffff> alc1;
    std::cout << (int)buffer[0] << std::endl; // 42
}

bufferを別ファイルに移したバージョン

Comments

[bjnes]

まさしくコレです。ありがとうございます。

外部リンケージのバッファーは好きなように後でリンクしたかったので、
大変助かりました。

Answer 2

変数のアドレスはコンパイル時には確定していません。
ソースファイルのコンパイルが終わったあと、リンカによる各オブジェクトファイルのリンク、再配置作業でそのアドレスは確定します

なので、コンパイル時定数としては使用できません

ましかし、一部のツールチェインでは、コンパイル、リンクのあとに、最適化のためにその結果を持って再度コンパイルを行う、というビルドシーケンスを持つものもあるので、そういう動作を持つツールチェインを構築できるのであれば、不可能ではないでしょうね

Comments

[bjnes]

回答ありがとうございます。

おそらく無理（ものすっごく大変）なのは承知してました。
プレリンクをして、アドレスを割り出して、
再コンパイルの手順が必要そうですね。

現在、リンカ周りを調べています。

Answer 3

こんにちは。

アドレスが確定するのは速くてもリンク時です。近代的なOSではロード時にやっと確定します。
なので、コンパイル時に値が決定していないと行けないテンプレート実引数に渡すことは無理と思います。

Comments

[bjnes]

回答ありがとうございます。

一度リンクをしてみてアドレスを割り出してあげる必要がありそうですね。

リンカ周りを調べてみます。