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AUTOSAR CountdownAdvent Calendar 2022

Day 10
@kaizen_nagoya(Dr. Kiyoshi Ogawa)

C++N4606(7) 2.13.8 User-defined literals [lex.ext] p34.cpp

Last updated at Posted at 2018-04-14

はじめに

N4606 Working Draft, Standard for Programming Language C++
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2016/#mailing2016-11
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2016/n4606.pdf

n4606は、ISO/IEC JTC1 SC22 WG21の作業原案(Working Draft)です。
公式のISO/IEC 14882原本ではありません。
ISO/IEC JTC1 SC22 WG21では、可能な限り作業文書を公開し、幅広い意見を求めています。
一連の記事はコード断片をコンパイルできる形にする方法を検討してコンパイル、リンク、実行して、規格案の原文と処理系(g++, Clang++)との違いを確認し、技術内容を検討し、ISO/IEC JTC1 SC22 WG21にフィードバックするために用います。
また、CERT C++, MISRA C++等のコーディング標準のコード断片をコンパイルする際の参考にさせていただこうと考えています。CERT C++, MISRA C++が標準化の動きとの時間的なずれがあれば確認できれば幸いです。また、boostライブラリとの関連、Linux OS, TOPPERSカーネル、g++(GCC), clang++(LLVM）との関係も調査中です。
何か、抜け漏れ、耳より情報がありましたらおしらせくださると幸いです。

作業方針

１）コンパイルエラーを収集する。
２）コンパイルエラーをなくす方法を検討する。
コンパイルエラーになる例を示すだけが目的のコードは、コンパイルエラーをなくすのではなく、コンパイルエラーの種類を収集するだけにする。
文法を示すのが目的のコード場合に、コンパイルエラーをなくすのに手間がかかる場合は、順次作業します。
３）リンクエラーをなくす方法を検討する。
文法を示すのが目的のコード場合に、リンクエラーをなくすのに手間がかかる場合は、順次作業します。
４）意味のある出力を作る。
コンパイル、リンクが通っても、意味のある出力を示そうとすると、コンパイル・リンクエラーが出て収拾できそうにない場合がある。順次作業します。

１）だけのものから４）まで進んだものと色々ある状態です。一歩でも前に進むご助言をお待ちしています。「検討事項」の欄に現状を記録するようにしています。

背景

この一連の作業は、
「コードコンプリート」Code Complete 完全なプログラミングを目指して Steve McConnell, Microsoft Press, 2005 978-4891004552
https://www.amazon.co.jp/dp/489100455X/
第二章　ソフトウェア開発への理解を深めるメタファ(比喩)
https://researchmap.jp/jo4lkx7zs-1797580/#_1797580
の「コードを書く」という考え方に基づいています。
写経というよい文化があり、コンパイラやOSを写せば、C言語のかなりの部分が理解できます。いくつかのCコンパイラを写経したり、Pascalで書かれたコンパイラをC言語に書き直したりしてきました。OSは、TOPPERS/SSPという自律(freestnding)環境のOSを書き写してきました。
C言語、C++は肥大化し、それらの記述には現れない機能や関数も出ています。そこで、標準文書のコード断片をコンパイルすることにより、今、C言語、C++は何を含み、何を含まないかを確認する作業です。
出力に基づく確認は、C言語発祥の地ベル研究所から出ている３つの主なC文献
Programming language C
C traps and pit fall
The C puzzle book
のなかのThe C Puzzle Bookに基づいています。何かを出力しようとすると副作用は避けられない事があります。出力しようとしなければ起きない現象があるかもしれません。

またコードコンプリート第3章上流工程の必要性、第4章構築の重要な決断における道具の選定に当たって、標準に掲載のあるコードを道具(g++, Clang++)がどのようにコンパイルでき、どういうエラーを出すか洗い出しておくことも大切かもしれません。

HDLではエラーが出るとネットで検索すると適切な修正のサイトや、不具合情報に遭遇することが良くありました。C, C++の警告等ではなかなか遭遇できずにいます。

道具の選定の際には、標準のコードはすべてコンパイルしてあることを具体的にしておくとよいでしょう。

C++N4606 一覧

C++N4606 Working Draft 2016, ISO/IEC 14882, C++ standard(1) Sample code compile list
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/df5d62c35bd6ed1c3d43/

C++N3242 2011 sample code compile list(一覧)

C++2011が出て、コンパイラが対応し始めたころ、N3242のコード断片をコンパイルしながら、C++2011の内容と、コンパイラの対応状況の調査を始めました。
Templateの断片のコンパイル方法がうまくなく、コンパイルエラーの儘になっています。今回、C++N4606を-std=C++03, -std=C++11, -std=C++17でコンパイルする中で意味のある出力を出す方法を検討しています。
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/685b5c1a2c17c1bf1318

C++N3242 C++2011 2 Lexical conventions 2.14 Literals 2.14.8 User-defined literals

clang++(clang-503.0.40), g++-4.9
https://researchmap.jp/jov0o7b4c-1797580/#_1797580

Compiler

clang++ --version

clang version 6.0.0 (tags/RELEASE_600/final)

g++-7 --version

g++-7 (Homebrew GCC 7.3.0_1) 7.3.0
Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.

(7) 2.13.8 User-defined literals

p34

p34.cpp
// N4606 Committee Draft, Standard for Programming Language C++
// http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2016/n4606.pdf p.34
#define msg "C++N4606 (7)2.13.8 User-defined literalsi[lex.ext] p34.cpp"
// Edited by Dr. Ogawa Kiyoshi. Compile procedure and results record.

#include <iostream> //for cout

long double operator "" _w(long double);
std::string operator "" _w(const char16_t*, std::size_t);
unsigned operator "" _w(const char*);

int main() {
  1.2_w; // calls operator "" _w(1.2L)
  u"one"_w; // calls operator "" _w(u"one", 3)
  12_w; // calls operator "" _w("12")
  "two"_w; // error: no applicable literal operator

  std::cout<< msg << std::endl;
  return EXIT_SUCCESS;  
}

$ ./cppgl17.sh p34
$ clang++ p34.cpp -std=c++17 
p34.cpp:16:8: error: no matching literal operator for call to 'operator""_w' with arguments of
      types 'const char *' and 'unsigned long', and no matching literal operator template
  "two"_w; // error: no applicable literal operator
       ^
1 error generated.

$ g++-7 p34.cpp -std=c++17 
p34.cpp: In function 'int main()':
p34.cpp:16:3: error: unable to find string literal operator 'operator""_w' with 'const char [4', 'long unsigned int' arguments
   "two"_w; // error: no applicable literal operator
   ^~~~~~~
p34a.cpp
// N4606 Committee Draft, Standard for Programming Language C++
// http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2016/n4606.pdf p.6
#define msg "C++N4606 (7)2.13.8 User-defined literalsi"
// Edited by Dr. Ogawa Kiyoshi. Compile procedure and results record.

#include <iostream> //for cout

long double operator "" _w(long double);
std::string operator "" _w(const char16_t*, std::size_t);
unsigned operator "" _w(const char*);

int main() {
  1.2_w; // calls operator "" _w(1.2L)
  u"one"_w; // calls operator "" _w(u"one", 3)
  12_w; // calls operator "" _w("12")
//  "two"_w; // error: no applicable literal operator

return EXIT_SUCCESS;
}

$ ./cppgl17.sh p34a
$ clang++ p34a.cpp -std=c++17 
Undefined symbols for architecture x86_64:
  "operator"" _w(char16_t const*, unsigned long)", referenced from:
      _main in p34a-cdbe0d.o
  "operator"" _w(char const*)", referenced from:
      _main in p34a-cdbe0d.o
  "operator"" _w(long double)", referenced from:
      _main in p34a-cdbe0d.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang-6.0: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

$ g++-7 p34a.cpp -std=c++17 
Undefined symbols for architecture x86_64:
  "operator"" _w[abi:cxx11](char16_t const*, unsigned long)", referenced from:
      _main in cc2giE26.o
  "operator"" _w(char const*)", referenced from:
      _main in cc2giE26.o
  "operator"" _w(long double)", referenced from:
      _main in cc2giE26.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
collect2: error: ld returned 1 exit status

コンパイルエラーから処理追加。

また "two"_w; はconst char [4], long unsigned intを定義すれば処理できることがわかり、_w(const char cp[4],long unsigned int sz) 定義追加。

p34s.cpp
// N4606 Committee Draft, Standard for Programming Language C++
// http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2016/n4606.pdf p.6
#define msg "C++N4606 (7)2.13.8 User-defined literalsi"
// Edited by Dr. Ogawa Kiyoshi. Compile procedure and results record.

#include <iostream> //for cout
long double operator "" _w(long double ld) {
  std::cout << "long double ld="<<ld<<std::endl;
  return ld;
};
std::string operator "" _w(const char16_t* cp, std::size_t sz) {
  std::cout << cp << std::endl;
//std::string ss(cp,sz);
  std::string ss;
  return ss;
};
unsigned operator "" _w(const char* cc) {
  std::cout << "const char * cc="<< cc<<std::endl;
  return(unsigned long) cc;
};

std::string operator "" _w(const char cp[4],long unsigned int sz) {
  std::cout << cp << std::endl;
  std::string ss;
  return ss;
};

int main() {
  1.2_w; // calls operator "" _w(1.2L)
  u"one"_w; // calls operator "" _w(u"one", 3)
  12_w; // calls operator "" _w("12")
  "two"_w; // error: no applicable literal operator
  std::cout << msg <<std::endl;
  return EXIT_SUCCESS;
}
cpp217.sh
$ ./cppwa17.sh  p34s
$ clang++ p34s.cpp -std=c++17 -Wall
long double ld=1.2
0x10e10cf6e
const char * cc=12
two
C++N4606 (7)2.13.8 User-defined literalsi

$ g++-7 p34s.cpp -std=c++17  -Wall
long double ld=1.2
0x102fa9870
const char * cc=12
two
C++N4606 (7)2.13.8 User-defined literalsi

２つ目のブロック

p34-2.cpp
// N4606 Committee Draft, Standard for Programming Language C++
// http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2016/n4606.pdf p.6

#include <iostream> //for cout

std::string operator "" _x(const wchar_t* cp, std::size_t sz) {
  std::cout << cp << std::endl;
  std::string ss;
  return ss;
};

int main() {
  L"A" "B" "C"_x; // OK: same as L"ABC"_x
//  "P"_x "Q" "R"_y;// error: two different ud-suffixes
  return EXIT_SUCCESS;
}

$ ./cpla.sh p34-2
$ clang++ p34-2.cpp -std=c++03 -Wall
p34-2.cpp:5:22: error: expected a type
std::string operator "" _x(const wchar_t* cp, std::size_t sz) {
                     ^
p34-2.cpp:11:15: error: expected ';' after expression
  L"A" "B" "C"_x; // OK: same as L"ABC"_x
              ^
              ;
p34-2.cpp:11:15: error: use of undeclared identifier '_x'
p34-2.cpp:11:3: warning: expression result unused [-Wunused-value]
  L"A" "B" "C"_x; // OK: same as L"ABC"_x
  ^~~~~~~~~~~~
1 warning and 3 errors generated.
$ clang++ p34-2.cpp -std=c++17 -Wall
0x10b79ff80
$ clang++ p34-2.cpp -std=c++2a -Wall
0x107c97f80

$ g++-7 p34-2.cpp -std=c++03  -Wall
p34-2.cpp:5:13: warning: user-defined literals only available with -std=c++11 or -std=gnu++11
 std::string operator "" _x(const wchar_t* cp, std::size_t sz) {
             ^~~~~~~~
p34-2.cpp:5:13: warning: user-defined literals only available with -std=c++11 or -std=gnu++11
p34-2.cpp: In function 'int main()':
p34-2.cpp:11:15: error: expected ';' before '_x'
   L"A" "B" "C"_x; // OK: same as L"ABC"_x
               ^~
p34-2.cpp:11:17: warning: statement has no effect [-Wunused-value]
   L"A" "B" "C"_x; // OK: same as L"ABC"_x
                 ^
p34-2.cpp:13:10: error: 'EXIT_SUCCESS' was not declared in this scope
   return EXIT_SUCCESS;
          ^~~~~~~~~~~~

$ g++-7 p34-2.cpp -std=c++17  -Wall
0x1023d2908

参考資料

N4606 Working Draft 2016, ISO/IEC 14882, C++ standardのコード断片をコンパイルするためにしていること
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/a8d7ee2f2e29e76c19c1

コンパイル用shell script C版(clangとgcc)とC++版(clang++とg++)
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/74220c0577a512c2d7da

Clang/Clang++(LLVM) gcc/g++(GNU) コンパイラ警告等比較
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/9a82b958cc3aeef0403f

Qiitaに投稿するCのStyle例(暫定)
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/946df1528a6a1ef2bc0d

MISRA C++ 5-0-16
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/7df2d4e05db724752a74

C++ Templates Part1 BASICS Chapter 3. Class Templates 3.2 Use of Class Template Stack stack1test.cpp
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/cd5fc49106fad5a4e9ed

ISO/IEC TS 17961:2013 C Secure Coding Rules(1) All list(to be confirmed)
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/54e056195c4f11b850a1

C言語（C++)に対する誤解、曲解、無理解、爽快。
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/3f3992c9722c1cee2e3a

C Puzzle Bookの有り難み5つ、C言語規格及びCコンパイラの特性を認識
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/d89a48c1536a02ecdec9

'wchar.h' file not found で困った clang++ macOS
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/de15cd46d657517fac11

Open POSIX Test Suiteの使い方を調べはじめました
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/644d5e407f5faf96e6dc

MISRA-C 2012 Referenceに掲載している文献の入手可能性を確認
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/96dc8b125e462d5575bb

どうやって MISRA Example Suiteをコンパイルするか
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/fbdbff5ff696e2ca7f00

MISRA C まとめ #include
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/f1a79a7cbd281607c7c9

「C++完全理解ガイド」の同意できること上位10
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/aa5744e0c4a8618c7671

文書履歴

ver. 0.10 初稿 20180408
ver. 0.11 C++N3242 C++2011 clang++(clang-503.0.40), g++-4.9のURL追記 20180423
ver. 0.12 コンパイル・リンクエラーなし版p34s.cpp追記 20180425
ver. 0.13 C++N3242一覧追記 20180428
ver. 0.20 ２つ目もコンパイル・リンクエラーなし。p34a.cpp, p34-2.cpp追記 20180503
ver. 0.21 URL追記　20230215

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