一个constexpr函数不需要返回一个常量表达式吗？

Question

《C++ Primer》（第五版）第240页有一条注释：

“constexpr函数不要求返回一个常量表达式。”

有人对此提出了一个问题：constexpr函数的返回类型可以是非const吗？。那个问题的提问者误解了这个注释。

但是，对它的正确理解是什么（引用帖子的答案澄清了那个帖子作者的困惑，但没有回答我的问题）？

- AlwaysLearning

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谢谢Simon将问题格式处理得这么好，我从中学到了新的东西。 - AlwaysLearning

Scott Meyers在他的新书《Effective Modern C++》中很好地解释了这个主题。 - Alejandro

@Alejandro，是哪个项目编号？ - AlwaysLearning

对我来说，"进入现代C++"中的15。 - Alejandro

下面有两个很好的答案，它们回答了你的问题吗？ - Shafik Yaghmour

Answer 1

constexpr函数在所有参数都是常量表达式的情况下，必须返回一个常量表达式。这其实很有道理。例如：

constexpr int square(int i){
    return i*i;
}

std::array<int, square(2)> ia; //works as intended, constant expression
int i;
std::cin >> i;
int j = square(i); //works even though i is not a constant expression
std::array<int, square(i)> ia; //fails, because square does not (and cannot)
                               //return a constant expression

*由chris更正。

- nwp

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我不同意。只要函数能够返回常量表达式，那么就可以了。允许使用常量表达式参数并返回非常量表达式，只要它再次返回常量表达式即可（例如：http://coliru.stacked-crooked.com/a/a0d9dcadc756749c）。这个论点来自OP链接的问题。 - chris

在constexpr函数内，参数不被视为常量表达式。因此，即使constexpr int foo(int i) { return i; }也不会返回一个常量表达式。在我的看法中，《C++ Primer》的措辞有点傻。标准要求的是必须能够在常量表达式内调用constexpr函数（存在这样的参数，使得函数可以在常量表达式内被调用）。 - dyp

Answer 2

一个（非模板）constexpr函数必须至少有一条执行路径返回常量表达式；形式上，必须存在参数值使得 "该函数的调用[...] 可以成为核心常量表达式的计算子表达式" ([dcl.constexpr]/5)。例如（同上文）：

constexpr int f(bool b) { return b ? throw 0 : 0; }     // OK
constexpr int f() { return f(true); }     // ill-formed, no diagnostic required

这里的int f(bool)被允许是constexpr，因为它的参数值为false时返回一个常量表达式。

如果一个函数模板的一个特化能够返回常量表达式，则可能存在一个constexpr函数无法返回常量表达式。再次引用以上示例：

template<bool B> constexpr int g() { return f(B); }    // OK
constexpr int h() { return g<true>(); }    // ill-formed, no diagnostic required

- ecatmur

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将 g<true>() 声明为 constexpr 有什么用处？你能写出 constexpr int a = g<true>(); 吗？我猜不能，因为编译器在编译时无法计算初始化值。 - AlwaysLearning

@MeirGoldenberg 正确，但你可以写成 constexpr int a = g<false>();，所以标准允许 g() 是 constexpr。 - ecatmur

啊，对了，在特化时如果我省略了constexpr就无法编译通过！谢谢！ - AlwaysLearning

你是想进行g<true>()的显式实例化还是显式特化？为什么h()是不合法的NDR？ - T.C.

那么你不想要 <> ...？ template <> 将是一个显式的特化。 - T.C.