"如果c ++ 17中的constexpr"在非模板化函数中不起作用

Question

我尝试使用C++ 17标准.我试图使用C++ 17的一个功能if constexpr.我有一个问题...请看下面的代码.这编译没有错误.在下面的代码中,我试图用if constexpr它来检查它是否是一个指针.

#include <iostream>
#include <type_traits>

template <typename T>
void print(T value)
{
  if constexpr (std::is_pointer_v<decltype(value)>)
    std::cout << "Ptr to " << *value << std::endl; // Ok
  else
    std::cout << "Ref to " << value << std::endl;
}

int main()
{
  auto n = 1000;
  print(n);
  print(&n);
}

但是,当我重写上面的代码,如下所示,其中,if constexpr在main功能:

#include <iostream>
#include <type_traits>

int main()
{
  auto value = 100;
  if constexpr (std::is_pointer_v<decltype(value)>)
    std::cout << "Ptr to " << *value << std::endl; // Error
  else
    std::cout << "Ref to " << value << std::endl;
}

我收到编译错误:

main.cpp:8:32: error: invalid type argument of unary ‘*’ (have ‘int’) 
std::cout << "Ptr to " << *value << std::endl;

问题不在主要功能中.这可以是类似于以下的任何功能.

void print()
{
  auto value = 100;
  if constexpr (std::is_pointer_v<decltype(value)>)
    std::cout << "Ptr to " << *value << std::endl; // Error
  else
    std::cout << "Ref to " << value << std::endl;
}

int main()
{
  print();
}

我想知道为什么if constexpr只能在模板函数中工作,即使类型是由输入参数的decltype推导出来的.

Answer 1

我想知道为什么" if constexpr"仅适用于模板函数,即使类型是由decltype输入参数推断出来的.

这是设计的.

if constexpr如果它在模板中,则不会实例化未被采用的分支.它不仅仅会将分支视为令牌汤,而是避免解析它或完全执行语义分析.双方仍然需要进行分析,因为s的结构不合理,这是一个错误.*valueint

您根本无法if constexpr避免编译非模板代码.这只是为了避免实例化可能对特定专用无效的模板代码.

Answer 2

我想知道为什么if constexpr只适用于模板函数，即使类型是由 decltype 从输入参数推导出来的。

问题是，它也可以在非模板中工作，只是不是以您期望的方式工作。

为了if constexpr像您所说的那样工作，您不仅需要模板，还需要包含的表达式依赖于模板参数。

让我们一步步解释为什么在 C++ 中要这样做，以及其含义是什么。

让我们从简单开始吧。下面的代码能编译通过吗？

void func_a() {
    nonexistant();
}

我想我们都会同意它无法编译，我们正在尝试使用尚未声明的函数。

让我们添加一层。

下面的代码能编译通过吗？

template<typename T>
void func_b_1() {
    nonexistant();
}

如果使用正确的编译器，则不会编译。

但这是为什么呢？您可能会说这段代码从未被实际编译过，因为模板从未被实例化。

该标准定义了他们称之为两阶段名称查找的东西。也就是说，即使模板没有实例化，编译器也必须执行名称查找以及任何不依赖于模板参数的内容。

这是有道理的。如果表达式nonexistant()不依赖于T，为什么它的含义会随着 改变T？func_a因此，这个表达式在编译器看来是一样的。

那么从属名称又如何呢？

template<typename T>
void func_b_2() {
    T::nonexistant();
}

这将编译！这是为什么？这段代码中没有任何地方有一个名为 的函数nonexistant。然而，您将其作为整个代码库输入编译器，它会很乐意接受它。

标准甚至说它必须接受它。这是因为某处可能存在T包含nonexistant。因此，如果您使用具有静态成员函数的类型实例化模板，nonexistant它将编译并调用该函数。如果您使用不具有该函数的类型实例化模板，则它将无法编译。

正如您所看到的，名称查找是在实例化期间完成的。这称为第二阶段名称查找。第二阶段名称查找仅在实例化期间完成。

现在，输入if constexpr.

为了使这种构造能够与语言的其余部分正常工作，已决定将其if constexpr定义为实例化分支。因此，我们可以使一些代码非实例化，即使是在非模板中！

extern int a;

void helper_1(int*);

void func_c() {
    if constexpr (false) {
        helper_1(&a);
    }
}

答案是helper_1，并且a没有使用ODR。我们可以离开helper_1并且a未定义，并且不会出现链接器错误。

更好的是，编译器不会实例化 a 的废弃分支中的模板if constexpr：

template<typename T>
void helper_2() {
    T::nonexistant();
}

void func_d() {
    if constexpr (false) {
        helper_2<int>();
    }
}

此代码无法使用普通的if.

正如您所看到的，工作的废弃分支if constexpr就像尚未实例化的模板一样，即使在非模板代码中也是如此。

现在让我们混合一下：

template<typename T>
void func_b_3() {
    if constexpr (false) {
        nonexistant();
    }
}

这就像我们一开始的模板函数一样。我们说过，即使模板没有实例化，代码也是无效的，因为无效的表达式不依赖于T. 我们也说这if constexpr是实例化过程中的一个分支。错误发生在之前。这段代码也不会编译。

所以最后，这段代码也不会编译：

void func_e() {
    if constexpr (false) {
        nonexistant();
    }
}

即使未实例化 的内容if constexpr，也会发生错误，因为第一个名称查找步骤已完成，并且错误发生在实例化过程之前。只是本例中并没有实例化，不过此时也无所谓了。

那么有什么用途呢if constexpr？为什么它似乎只能在模板中工作？

问题是，它在模板中的工作方式没有什么不同。正如我们所见func_b_3，错误仍然发生。

但是，这种情况会起作用：

template<typename T>
void helper_3() {
    if constexpr (false) {
        T::nonexistant();
    }
}

void func_f() {
    helper_3<int>();
}

表达式int::nonexistant()无效，但代码可以编译。这是因为 因为T::nonexistant()是一个依赖于 的表达式T，名称查找是在第二阶段完成的。名称查找的第二阶段是在模板实例化期间完成的。if constexpr包含的分支始终T::nonexistant()是被丢弃的部分，因此名称查找的第二阶段永远不会完成。

就这样吧。if constexpr并不是不编译一部分代码。就像模板一样，它们被编译，并且任何可以完成名称查找的表达式都被完成。if constexpr是关于控制实例化，即使在非模板函数中也是如此。适用于模板的所有规则也适用于if constexpr. 两阶段名称查找仍然适用，并允许程序员不实例化代码的某些部分，否则在实例化后将无法编译。

if constexpr因此，如果代码无法在未实例化的模板中编译，它也不会在未实例化的分支中编译。

Answer 3

C++标准,第9.4.1节:

如果if语句的格式为constexpr,则条件的值应为bool(8.6)类型的上下文转换常量表达式; 此表单称为constexpr if语句.如果转换条件的值为假,则第一个子语句是废弃语句,否则第二个子语句(如果存在)是废弃语句.在封闭模板化实体(第17条)的实例化期间,如果条件在其实例化之后不依赖于值,则不实例化丢弃的子语句(如果有的话).

(强调我的)

因此,constexpr if如果它不在模板中,则仍然会实例化一个子语句,因此它必须至少编译.