"if constexpr()" 和 "if()" 的区别

Question

"if constexpr()" 和 "if()" 的区别

c++if-statementc++17constexprif-constexpr

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if constexpr()和if()之间有什么区别？

我可以在哪里和什么时候使用它们？

- msc

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起点：http://en.cppreference.com/w/cpp/language/ifif语句是C++中的控制流语句之一，用于根据条件执行代码块。if语句包含一个条件表达式和要执行的语句块。如果条件表达式的结果为真，则执行语句块。否则，它将跳过该块并继续执行程序。在if语句中可以使用else关键字来指定当条件不成立时应执行的代码块。else语句也可以与另一个if语句结合使用，形成嵌套的if-else语句。在C++中，条件表达式可以是任何返回布尔值的表达式，包括比较运算符、逻辑运算符和函数调用。除此之外，还有一些特殊情况的if语句，例如if constexpr语句和if consteval语句，它们具有特殊的语义和用途。 - Jesper Juhl

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@Rakete1111 constexpr if() 和 if constexpr() 是一样的吗？ - msc

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不，P0292R1比P0128R1更新。还有一个说明，即P0292R1修订了P0128R1，因此if constexpr是新语法，而不是无效的constexpr if。 - Rakete1111

2个回答

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普通的if语句:

每次控制流到达时都会对其条件进行求值
确定要执行哪个子语句，跳过另一个子语句
无论实际选中哪个子语句，都需要两个子语句都是格式正确的

if constexpr语句:

一旦提供了所有必要的模板参数，它的条件在编译时只会被求值一次
确定要编译哪个子语句，丢弃另一个
不需要弃用的子语句是格式正确的

- Brian Bi

参数不一定要是模板参数，对吧？另外，为什么只有两个子语句？不能有更多吗？ - Rakete1111

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一个有效的常量表达式只能依赖于先前已初始化的变量值。所以一旦编译器看到一个 if constexpr 语句，它应该已经拥有足够的信息来评估条件。唯一的例外是当这个语句出现在一个模板中时，在这种情况下可能没有足够的信息，直到模板参数被指定。常量表达式不能依赖于普通函数参数，因为它们的值在编译时不可知。 - Brian Bi

5

if语句总是有一个或两个子语句。如果你使用了if ... else if ... else ...，那么实际上有两个if语句，一个嵌套在另一个中，每个语句都有两个子语句。 - Brian Bi

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在模板之外，一个废弃语句会被完全检查。if constexpr不能替代#if预处理指令。 - Tarquiscani

这可能有点离题和异端邪说，但是，为什么不只用 if 呢？编译器可以决定它是 if constexpr 还是普通的 if。因此，这个东西不会影响程序员，但规范必须改变：如果一个 if 条件在编译时评估，则只编译 if 或 else 代码。但对于程序员来说，这是透明的。只是好奇。 - Chameleon

使用术语“编译”而不是“实例化”是否正确？请参见此链接。 - User 10482

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- Rakete1111 · Accepted Answer

唯一的区别是if constexpr在编译时评估，而if不会。这意味着分支可以在编译时被拒绝，因此永远不会被编译。

想象一下，你有一个函数叫做length，它返回一个数字的长度，或者返回一个具有.length()函数的类型的长度。你不能在一个函数中完成这个任务，否则编译器会报错：

template<typename T>
auto length(const T& value) noexcept {
    if (std::is_integral<T>::value) { // is number
        return value;
       }
    else{
        return value.length();
    }
}

int main() noexcept {
    int a = 5;
    std::string b = "foo";

    std::cout << length(a) << ' ' << length(b) << '\n'; // doesn't compile
}

错误信息：

main.cpp: In instantiation of 'auto length(const T&) [with T = int]':
main.cpp:16:26:   required from here
main.cpp:9:16: error: request for member 'length' in 'val', which is of non-class type 'const int'
     return val.length();
            ~~~~^~~~~~

那是因为当编译器实例化length时，函数会变成这样：

auto length(const int& value) noexcept {
    if (std::is_integral<int>::value) { // is number
        return value;
    else
        return value.length();
}

value 是一个 int，因此没有 length 成员函数，所以编译器报错。编译器无法看到对于一个 int，该语句永远不会被执行，但无论如何，编译器无法保证。

现在你可以专门为 length 进行特化，但对于许多类型（比如在这种情况下 - 每个具有 length 成员函数的数字和类），这会导致大量重复的代码。SFINAE 也是一种解决方案，但它需要多个函数定义，这使得代码比下面的方式冗长得多。

使用 if constexpr 而不是 if 意味着分支（std::is_integral<T>::value）将在编译时评估，并且如果为 true，则会丢弃其他所有分支（else if 和 else）。如果为 false，则检查下一个分支（这里是 else），如果为 true，则丢弃其他所有分支，依此类推...

template<typename T>
auto length(const T& value) noexcept {
    if constexpr (std::integral<T>::value) { // is number
        return value;
    else
        return value.length();
}

现在，当编译器实例化length时，它会变成这样：

int length(const int& value) noexcept {
    //if constexpr (std::is_integral<int>::value) { this branch is taken
        return value;
    //else                           discarded
    //    return value.length();     discarded
}

std::size_t length(const std::string& value) noexcept {
    //if constexpr (std::is_integral<int>::value) { discarded
    //    return value;                   discarded
    //else                           this branch is taken
        return value.length();
}

所以这两个重载是有效的，代码会成功编译。