"constexpr if" 与优化后的 "if" - 为什么需要 "constexpr"？

Question

C++1z 将引入 "constexpr if" - 一个 if 将根据条件删除其中一个分支。看起来很合理，也很有用。

但是，没有 constexpr 关键字就不行吗？我认为在编译期间，编译器应该知道在编译期间是否知道条件。如果是，即使是最基本的优化级别也应该删除不必要的分支。

例如（见godbolt:https://godbolt.org/g/IpY5y5）：

int test() {
    const bool condition = true;
    if (condition) {
      return 0;
    } else {
      // optimized out even without "constexpr if"
      return 1;
    }
}

Godbolt 资源管理器显示，即使带有 -O0 的 gcc-4.4.7 也无法编译 "return 1"，因此它实现了 constexpr if 的承诺。显然，当 condition 是 constexpr 函数的结果时，这样的旧编译器将无法这样做，但事实仍然存在：现代编译器知道 condition 是否是 constexpr 并且不需要我明确地告诉它。

所以问题是：

为什么 "constexpr if" 需要 "constexpr"？

Answer 1

这很容易通过一个例子来解释。考虑

struct Cat { void meow() { } };
struct Dog { void bark() { } };

和

template <typename T>
void pet(T x)
{
    if(std::is_same<T, Cat>{}){ x.meow(); }
    else if(std::is_same<T, Dog>{}){ x.bark(); }
}

正在调用

pet(Cat{});
pet(Dog{});

将触发编译错误 (wandbox example)，因为 if 语句的两个分支都必须格式正确。

prog.cc:10:40: error: no member named 'bark' in 'Cat'
    else if(std::is_same<T, Dog>{}){ x.bark(); }
                                     ~ ^
prog.cc:15:5: note: in instantiation of function template specialization 'pet<Cat>' requested here
    pet(Cat{});
    ^
prog.cc:9:35: error: no member named 'meow' in 'Dog'
    if(std::is_same<T, Cat>{}){ x.meow(); }
                                ~ ^
prog.cc:16:5: note: in instantiation of function template specialization 'pet<Dog>' requested here
    pet(Dog{});
    ^

将 pet 更改为使用 if constexpr

template <typename T>
void pet(T x)
{
    if constexpr(std::is_same<T, Cat>{}){ x.meow(); }
    else if constexpr(std::is_same<T, Dog>{}){ x.bark(); }
}

只要求分支是可解析的——只有符合条件的分支才需要格式正确(wandbox example)。

片段

pet(Cat{});
pet(Dog{});

将按预期编译和工作。

"constexpr if" 与优化后的 "if" - 为什么需要 "constexpr"？

"constexpr if" vs "if" with optimizations - why is "constexpr" needed?

c++

constexpr

c++17

if-constexpr