标签: constexpr

考虑以下示例（代码段 (0)）：

struct X
{
    constexpr int get() const { return 0; }
};

void foo(const X& x)
{
    constexpr int i = x.get();
}

int main()
{
    foo(X{});
}

与所有版本上面的例子编译g++之前g++ 10.x，从来没有下编译clang++。错误信息是：

error: 'x' is not a constant expression
    8 |     constexpr int i = x.get();
      |

Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

Godbolt.org 上的现场示例

错误是有道理的，因为x在 的主体中从来不是一个常量表达式foo，但是：

• X::get()被标记constexpr并且它不依赖于的状态x；

• 更改const X&为const X使用每个编译器（在 Godbolt.org 上） 片段 …

[expr.unary.noexcept]的措辞在C++17 中发生了变化。

以前（n4140, 5.3.7 noexcept operator [expr.unary.noexcept]），我的重点是：

3. 如果在潜在求值的上下文中表达式将包含，则 noexcept 运算符的结果为 false

   (3.1) 对不具有非抛出异常规范 ([except.spec]) 的函数、成员函数、函数指针或成员函数指针的潜在求值调用，除非调用是常量表达式 ([ expr.const]) ...

现在¹（7.6.2.6 noexcept 运算符 [expr.unary.noexcept]）：

3. 除非表达式可能抛出异常 ([except.spec])，否则noexcept 运算符的结果为真。

然后在14.5 异常规范 [except.spec] 中：

3. 如果函数声明没有 noexcept 说明符，则该声明具有潜在的抛出异常说明，除非...

但是14.5(3)的除非列表未列出constexpr，因此可能会抛出...

_{¹ LF 在评论中添加的指向 C++17 n4659的链接。}

测试代码

constexpr int f(int i) { return i; }

std::cout << boolalpha << noexcept(f(7)) << std::endl;
int a = 7;
std::cout …

从 C++20 开始，std::isnan 不是 constexpr。

这有技术原因吗？

我能想到的只是它在“C 头文件”中，所以没有人费心去修复它（<limits>处理浮点数的函数是 constexpr，但不幸的numeric_limits是不包含 isnan 检查）。

以下代码不能在 clang 中编译（在 GCC 中可以）：

struct A{
    int a;
};

auto test(){
    constexpr A x{10};
    return []{
        return x; // <-- here x is A: clang doesn't compile
    }();
}

Clang 的错误是变量 'x' 不能在没有指定捕获默认值的 lambda 中隐式捕获，但我认为 constexpr 变量总是被捕获。

如果 x 是 int，则代码编译：

auto test(){
    constexpr int x{10};
    return []{
        return x; // <-- here x is int: clang is ok
    }();
}

有趣的是，以下代码也可以编译：

auto test(){
    constexpr A x{10};
    return []{
        return x.a;
    }();
}

叮当正确吗？如果是这样，理由是什么？我正在使用 -std=c++17

- 编辑 …

我的一位同事向我展示了这个令人震惊的 C++20 程序：

#include <iostream>

constexpr int p(auto) { return 0; }
constexpr int q() { return p(0); }
constexpr int p(auto) requires true { return 1; }

static_assert(p(0) == 1);
static_assert(q() == 0);

int main()
{
    std::cout << q() << p(0) << '\n';
}

由于错误，GCC 无法构建它：

Error: symbol `_Z1pIiEiT_' is already defined

Clang 成功构建程序并打印11（https://gcc.godbolt.org/z/1Gf5vj5oo）。所以static_assert(q() == 0)被成功检查，但std::cout << q()仍然打印1. 怎么会这样？

Visual Studio 2019 16.10.4 的行为更加怪异。在 Release 配置中它也打印11，在 Debug …

最近，我很惊讶以下代码也在 clang、gcc 和 msvc 中编译（至少在它们当前的版本中）。

struct A {
    static const int value = 42;
};

constexpr int f(A a) { return a.value; }

void g() {
    A a;  // Intentionally non-constexpr.
    constexpr int kInt = f(a);
}

我的理解是，调用f不是 constexpr 因为参数i不是，但看来我错了。这是适当的标准支持的代码还是某种编译器扩展？

关键字constexpr在引入 C++11 标准时对其函数实施了相当严格的限制。C++14 和 C++20 放宽了这些限制（最值得注意）：

• C++14 允许多个return语句static_assert等。
• C++20 允许try并且asm

C++23 进一步软化了这些限制。从我在cppreference中看到的，constexprfor函数似乎只剩下以下含义：

• 它不能是协程
• 对于构造函数和析构函数，该类必须没有虚拟基类
• 对于 constexpr 函数模板和类模板的 constexpr 成员函数，至少一种特化必须满足上述要求。

C++23 甚至删除了 constexpr 函数必须在编译时对于p2448r2中的任何类型“可计算”的限制。根据我的理解，这完全消除了constexpr在编译时评估函数的想法。

是这样吗？如果是这样，constexpr函数还有什么用处呢？

可以在函数中使用static局部变量吗？constexpr例如：

#include <string_view>
#include <utility>

enum class axis {
    x, y, z
};

constexpr std::string_view axis_name(axis a) {
    // use static constexpr to avoid putting the table onto the stack
    static constexpr std::string_view names[] {
        "x", "y", "z"
    };
    return names[std::to_underlying(a)];
}

constexpr auto x_name = axis_name(axis::x);

GCC 12 无法编译此错误：

<source>:9:39: error: 'names' defined 'static' in 'constexpr' context
    9 |     static constexpr std::string_view names[] {
      |                                       ^~~~~

其他编译器允许它。规则是什么？什么时候允许？

• 我们可以static一般使用，或者
• 只是static const，或者
• 只是 …

根据 cppreference.com，std::initializer_lists 具有constexpr 构造函数和constexpr 大小方法(C++14 起)。

尽管我使用的编译器似乎同意 constexpr 初始值设定项列表的大小确实是 constexpr，但在某些情况下，它不相信我的列表是 constexpr。由于 std::initializer_lists 可能涉及一些“编译器魔法”，我开始想知道 constexpr 是否不适用于它们，其方式与适用于非魔法对象的方式完全相同。

我跳到 Compiler Explorer 上，发现主要编译器在这个主题上并不一致。

那么以下四种情况的正确行为（根据标准）是什么？

#include <initializer_list>

using size_type = std::initializer_list<int>::size_type;

template <typename T>
size_type Foo(std::initializer_list<T> const &list) {
    return list.size();
}

int main() {
    // 1.  Example based on
    // https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/initializer_list/size
    // gcc: works
    // clang: no viable c'tor or deduction guide
    // msvc: works
    static_assert(std::initializer_list{1, 2, 3}.size() == 3);

    // 2.  Make a constexpr std::initializer_list<T> with T …

在以下程序中，struct 的默认构造函数A不会初始化其字段v。然后在常量表达式中，std::vector<A>放置有A()对象：

#include <vector>

struct A {
  constexpr A() noexcept {}
  int v;
};

constexpr bool f() {
    std::vector<A> as;
    as.reserve(1);
    as.emplace_back();
    return true;
}
static_assert( f() );

MSVC 编译器抱怨读取未初始化的变量：

<source>(14): error C2131: expression did not evaluate to a constant
<source>(11): note: failure was caused by a read of an uninitialized symbol
<source>(11): note: see usage of 'A::v'

但 GCC 和 Clang 都对该程序很满意。在线演示： https: //godbolt.org/z/addx11aTT

这里哪个编译器是正确的？