为什么 std::optional 的赋值运算符在这个简单示例的编译时上下文中不可用？

Question

在 Compiler Explorer（以及 std::optional 上阅读 cppref.com）摆弄了半小时后，我放弃了。除了我不明白为什么这段代码不能编译之外，没什么好说的。有人请解释一下，如果有的话，也许可以告诉我一种解决方法？我在这里使用的 std::optional 的所有成员函数都是 constexpr，并且确实应该在编译时可以计算，因为这里的可选类型 - size_t - 是原始标量类型。

#include <type_traits>
#include <optional>

template <typename T>
[[nodiscard]] constexpr std::optional<size_t> index_for_type() noexcept
{
    std::optional<size_t> index;
    if constexpr (std::is_same_v<T, int>)
        index = 1;
    else if constexpr (std::is_same_v<T, void>)
        index = 0;

    return index;
}
 
static_assert(index_for_type<int>().has_value());

https://godbolt.org/z/YKh5qT4aP

Answer 1

让我们简单一点：

constexpr std::optional<size_t> index_for_type() noexcept
{
    std::optional<size_t> index;
    index = 1;
    return index;
}

static_assert(index_for_type().has_value());

对于 index = 1;，您在 assignment operators 中尝试调用的候选人是 #4:

template< class U = T >
optional& operator=( U&& value );

请注意，这个候选并不是最初在 C++20 中制作的 constexpr，它是最近的 DR (P2231R1)。 libstdc++ 尚未实现此更改，这就是您的示例无法编译的原因。到目前为止，它是完全正确的 C++20 代码。图书馆还没有完全跟上。

Marek's 建议有效的原因：

constexpr std::optional<size_t> index_for_type() noexcept
{
    std::optional<size_t> index;
    index = size_t{1};
    return index;
}

static_assert(index_for_type().has_value());

是因为它没有调用赋值运算符 #4（因为同样的原因它会继续不起作用，只是在这个实现中还没有 constexpr），它切换到调用运算符 #3（即constexpr）：

constexpr optional& operator=( optional&& other ) noexcept(/* see below */);

为什么是这个？因为 #4 有这个约束：

and at least one of the following is true:

T is not a scalar type;

std::decay_t<U> is not T.

这里，T是size_t（它是optional特化的模板参数），U是参数类型。在原始情况下，index = 1、U 是 int，这使得第二个项目符号成立（int 实际上不是 size_t），因此这个赋值运算符已验证。但是当我们把它改成index = size_t{1}时，现在U变成了size_t，所以第二个项目符号也是假的，我们失去了这个赋值运算符作为候选。

这留下了复制赋值和移动赋值作为候选，后者更好。移动分配是 constexpr 在这个实现中，所以它有效。

当然，更好的实现仍然是避免赋值并且只是：

constexpr std::optional<size_t> index_for_type() noexcept
{
    return 1;
}

static_assert(index_for_type().has_value());

或者，在原函数中：

template <typename T>
[[nodiscard]] constexpr std::optional<size_t> index_for_type() noexcept
{
    if constexpr (std::is_same_v<T, int>) {
        return 1;
    } else if constexpr (std::is_same_v<T, void>) {
        return 0;
    } else {
        return std::nullopt;
    }
}

这工作得很好，即使在 C++17 中也是如此。

为什么 std::optional 的赋值运算符在这个简单示例的编译时上下文中不可用？

Why is std::optional's assignment operator not usable in compile-time context in this simple example?

c++

templates

constexpr

c++20

stdoptional