常量整数和常量求值

Question

常量整数和常量求值

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考虑以下程序：

#include <iostream>
#include <type_traits>

constexpr int f() {
  if (std::is_constant_evaluated())
    return -1;
  else return 1;
}

int main() {
  int const i = f();
  std::cout << i;
}

当运行时，它打印-1（wandbox）。

然而，如果我在编译时评估时使函数throw：

#include <iostream>
#include <type_traits>

constexpr int f() {
  if (std::is_constant_evaluated())
    throw -1; // <----------------------- Changed line
  else return 1;
}

int main() {
  int const i = f();
  std::cout << i;
}

在wandbox上，it 编译成功并输出1。为什么我没有得到编译失败的结果呢？

- Pilar Latiesa

1

据我所知，在constexpr函数中抛出异常会导致第二个程序未定义行为。 - NathanOliver

@FrançoisAndrieux 噢，是啊。我忘了提到！是的，如果 i 被标注为 constexpr，则无法编译。 - Pilar Latiesa

3

我知道。我见过这种技巧，可以有意地使编译失败。你可以使用 throw，但不能在常量求值的代码路径中使用。 - Pilar Latiesa

没错。我又仔细看了一下，只要不是走这条路线就可以了。 - NathanOliver

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Barry · Accepted Answer

不断地评估难道不很有趣吗？

在语言中，有一些地方我们尝试进行常量评估，如果失败了，我们就退回到非常量评估。静态初始化是其中之一，在初始化常量整数时也是如此。

如下会发生什么：

int const i = f();

这是一个可能是常量评估的例子，但不一定是。因为（非constexpr）常量整数仍然可以作为常量表达式使用，如果它们满足所有其他条件，我们就必须尝试。例如：

const int n = 42;       // const, not constexpr
std::array<int, n> arr; // n is a constant expression, this is ok

尽管我们尝试调用f()作为常量表达式，但是由于std::is_constant_evaluated()在这种情况下是true，所以我们进入了带有throw的分支并最终失败了。无法在常量求值期间抛出异常，因此我们的常量求值失败。

但随后我们回退，再次尝试，这次将f()作为非常量表达式调用（即std::is_constant_evaluated()为false）。这条路径成功了，给了我们1，所以i被初始化为1。但需要注意的是，此时i不是一个常量表达式。后续的static_assert(i == 1)将是非法的，因为i的初始值不是常量表达式！即使非常量初始化路径（否则）完全满足常量表达式的要求。

请注意，如果我们尝试：

constexpr int i = f();

由于我们无法回退到非常量初始化，因此这将失败。