std::is_constant_evaluated 行为

Question

GCC9 已经实现 std::is_constant_evaluated。我玩了一点，我意识到它有点棘手。这是我的测试：

constexpr int Fn1()
{
  if constexpr (std::is_constant_evaluated())
    return 0;
  else
    return 1;
}

constexpr int Fn2()
{
  if (std::is_constant_evaluated())
    return 0;
  else
    return 1;
}

int main()
{
  constexpr int test1 = Fn1(); // Evaluates to 0
  int test2 = Fn1();           // Evaluates to 0
  int const test3 = Fn1();     // Evaluates to 0

  constexpr int test4 = Fn2(); // Evaluates to 0
  int test5 = Fn2();           // Evaluates to 1
  int const test6 = Fn2();     // Evaluates to 0
}

根据这些结果，我提炼出以下结论：

if constexpr (std::is_constant_evaluated()) 总是计算 true 分支。因此，使用此构造没有任何意义。
如果编译器在编译时计算一个变量， std::is_constant_evaluated()) 是 true，不管那变量被显式注释为 constexpr 或没有。

我说得对吗？

Answer 1

if constexpr 需要条件的常量表达式。所以 is_constant_evaluated 在这种情况下当然总是正确的。

它适用于常规 if。目的是在常量表达式中计算时不进入 constexpr 函数中非法的代码路径。而是让它在运行时执行。它不是为了从函数中完全消除这些代码路径。

Answer 2

以下是我对此的看法，也许您会发现这有帮助……也许不会。请注意，我认为写 if constexpr (std::is_constant_evaluated()) 将是一个非常常见的错误，而且很容易掉入陷阱。但希望编译器能够诊断出这种情况。已提交 91428，已为 gcc 10.1 修复。

我们基本上有两种不同的代码规则 - 正常运行时代码的典型规则，以及用于 constexpr 编程的常量表达式的限制。这些是 expr.const 限制：没有 UB，没有 reinterpret_cast，等等。这些限制从语言标准到语言标准不断减少，这很好。

基本上，控制流（从代码路径的角度来看）在 "full runtime" 模式和 constexpr 模式之间交替。一旦我们进入 constexpr 模式（无论是通过初始化 constexpr 对象还是评估模板参数或...），我们会一直呆在那里直到完成...然后我们回到完整的运行时模式。

is_constant_evaluated() 的作用很简单：我是否处于 constexpr 模式？它会告诉您是否处于需要常量表达式的上下文中。

在那个视图中，让我们看看 if constexpr (is_constant_evaluated())。不管我们以前处于什么状态，if constexpr 都需要一个常量表达式作为它的初始化，所以如果我们还没有，这会将我们提升到 constexpr 模式。因此，is_constant_evaluated() 是正确的 - 无条件地。

然而，对于 if (is_constant_evaluated())，一个简单的 if 不会改变我们在运行时和 constexpr 之间的状态。所以这里的值取决于调用它的上下文。初始化 test4 使我们进入 constexpr 模式，因为它是一个 constexpr 对象。在其初始化期间，我们遵循常量表达式规则...因此 is_constant_evaluated() 为真。但是一旦我们完成了，我们就回到了运行时规则……所以在 test5 的初始化中，is_constant_evaluated() 是假的。（然后 test6 是一个不幸的语言特例 - 您可以使用常量整数变量作为常量表达式，因此我们出于这些目的以相同的方式处理它们的初始化。）

std::is_constant_evaluated 行为

std::is_constant_evaluated behavior

c++

constexpr

c++20

if-constexpr