编译器是否被迫根据模板参数评估 if 表达式？

Question

考虑这个代码片段：

#include <iostream>

struct A {

    void f() { std::cout << "f"; }
    void g() { std::cout << "g"; }

    template <bool b>
    void call() { (b ? f() : g()); }
};

int main()
{
    A().call<true>();
}

根据传递给 call 的 template 参数，将调用 f 或 g。我的问题是，如果编译器以某种方式被迫预先评估 if 条件。考虑 call:

的其他可能实现

template <bool b>
void call() { 
    bool x = b;    
    (x ? f() : g()); 
}

在这种情况下，编译时模板首先转换为运行时变量，然后再决定 f 或 g。我假设，在这种情况下，编译器将无法删除 if 语句。

确实，如果我用 godbolt 测试这种行为，那似乎正是发生的情况。

标准中是否有某些部分定义了哪些模板表达式必须在编译时求值？

（当然，在这个简单的例子中，我可以轻松地为 b == true 和 b == false 编写特化，但这不是这个问题的目的。）

Answer 1

所有模板表达式都在编译时求值，因为模板在运行时不存在。您可以使用保证在编译时评估的 if constexpr：

template <bool b>
void call() { if constexpr (b) f(); else g(); }

在你的例子中（b = true）这将变成

void call() { f(); }

不考虑优化级别。

然而，当您使用普通 if 或三元运算符时，生成的代码可能很容易优化。在您的示例中（再次针对 b=true）模板实例创建如下内容：

void call() { (true ? f() : g()); }

如果允许，编译器可以轻松优化。例如，带有 -O3 的 G++ 只是删除了 A 的实例和对 call 的调用，并且只是将 std::cout << "f" 移动到 main 中。见 godbolt.

结论：所有的模板表达式都是在编译时计算的，但是编译器可以识别表达式或变量是否为常量并能够优化这种情况，但编译器没有义务这样做（你不当您尝试调试某些东西时需要优化代码）

编译器是否被迫根据模板参数评估 if 表达式？

Is the compiler forced to evaluate if expressions depending on template parameters?

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