如果 constexpr 失败，为什么 C++17 的这种用法会失败？

Question

我正在尝试使用 C++17if constexpr进行条件编译，但它的行为并不符合我的预期。

比如下面的代码，C++还是编译宏定义的代码X2，

#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
#include <type_traits>

#define X1 pp("x")
#define X2 pp("x", "x")

void pp(const std::string str)
{
   std::cout << str << std::endl;
}

int main()
{
   std::map<std::string, int> map;

   if constexpr (std::is_null_pointer_v<decltype(map)>)
      X2;
   else
      X1;
}

并吐出此错误消息：

#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
#include <type_traits>

#define X1 pp("x")
#define X2 pp("x", "x")

void pp(const std::string str)
{
   std::cout << str << std::endl;
}

int main()
{
   std::map<std::string, int> map;

   if constexpr (std::is_null_pointer_v<decltype(map)>)
      X2;
   else
      X1;
}

如何跳过X2的编译？

Answer 1

这在模板之外是不可能的！

来自cppreference.com

在模板之外，完全检查丢弃的语句。 if constexpr不能替代#if预处理指令：

void f() {
    if constexpr(false) {
        int i = 0;
        int *p = i; // Error even though in discarded statement
    }
}

知道如何跳过X2 的编译吗？

一种选择是为此提供模板函数。

template<typename T>
void test()
{
   if constexpr (std::is_null_pointer_v<T>)
      X2;
   else
      X1;
}

int main()
{
   std::map<std::string, int> map;
   test<decltype(map)>();   // now chooses the X1
}

感谢@HolyBlackCat和@MSalters。正如他们所指出的，上述解决方案是格式错误的 NDR（因此，使用MSVC 编译器进行编译没有任何意义，另一方面，GCC 和 clang 至少通过提供一些编译器错误来捕捉到这一点），这已在@HolyBlackCat的，回答！

因此我们可以跳过X2的编译吗？

不幸的是，NO，按您的代码！该预处理器将翻译单元的编译之前执行。因此，不能decltype(map)向#if指令提供类型信息（即）。因此，对于您的情况，别无他法。

这篇文章的好教训：

• 然而，你的程序是一个很好的例子，可以避免这种宏和constexpr if混合。
• 其次，如果可能的话，通过不同的编译器检查代码的正确性！

我建议PP对您的情况进行函数重载（当然还有许多其他方法），通过它您可以获得格式良好的代码：

查看演示。

#include <string>
#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <map>

void pp(const std::string& str)
{
   std::cout << str << std::endl;
}

template<typename... T> void pp(const T&... args)
{
   // do something with args!
}

template<typename T>
constexpr void test()
{
   if constexpr (std::is_null_pointer_v<T>)
      pp("x", "x"); // call with args
   else
      pp("x"); // call with string
}

Answer 2

if constexpr 并不是真正的“条件编译”。

在模板之外，它的工作方式与常规一样if（除了它希望条件为constexpr）。

其他答案建议将它放在模板中（并使条件取决于模板参数），但这还不够。（它似乎在 MSVC 中有效，但在 GCC 和 Clang 中无效。）那是因为：

[temp.res]/8.1 （强调我的）

可以在任何实例化之前检查模板的有效性。... 程序格式错误，无需诊断，如果：

— 不能为模板或模板中的 constexpr if 语句的子语句生成有效的特化，并且模板未实例化，...

因此，如果您不能为if constexpr分支进行有效的实例化（也就是说，如果对于所有可能的模板参数，分支都是无效的），那么该程序就是格式错误的 NDR（这实际上意味着“无效，但编译器可能不是足够聪明，可以给你一个错误”）。

^{（正如@MSalters 所指出的，标准说“并且模板没有被实例化”，而不是“如果没有被实例化，模板或 constexpr 的子语句”。我认为这是一个有缺陷的措辞，因为它没有意义否则：似乎没有被任何其他措辞来检查废弃树枝的有效性，所以它会使代码合式只有当封闭的模板被实例化，并形成不良的NDR否则看到的。在评论中讨论）。}

似乎没有解决方法，也没有针对您的问题的好的解决方案。

您可以使函数调用本身依赖于模板参数，但这可能是作弊，因为它需要隐藏pp（或执行#define pp …）。

template <typename F>
void test(F pp) // Note parameter shadowing the global `pp` for the macros.
{
    std::map<std::string, int> map;

    if constexpr (std::is_null_pointer_v<decltype(map)>)
        X2;
    else
        X1;
}

int main()
{
    test([](auto &&... params)
    {
        pp(decltype(params)(params)...);
    });
}

Answer 3

在模板之外，甚至if constexpr完全检查an 的错误分支。一般来说，为此，人们需要

• 要么使用#if预处理器指令，
• 或将if constexpr代码放入模板中。

在您的情况下，您不能使用，#if因为您的条件取决于预处理器不可用的类型信息。

此外，您不能使用任何可能的模板参数，constexpr if因为宏的扩展X2总是格式错误的。

您可能需要重新考虑为什么要拥有一个其扩展永远无效的宏。