Question

最近，我在constexpr函数中将一些if constexpr修改为if，发现它们仍然可以正常工作，并且可以在编译时进行评估。这是最小的情况：

template<int N>
constexpr bool is_negative()
{
    if constexpr  (N >= 0) return false;
    else  return true; 
}
int main()
{
    constexpr  bool v = is_negative<1>();
}

live demo

在上述情况下，N必须是编译类型时必须知道的，因为它是非类型的模板参数，因此if constexpr在这里工作正常。但是，它是一个constexpr函数，因此iirc，即使我将if constexpr替换为if，也可能可能：

template<int N>
constexpr bool is_negative()
{
    if  (N >= 0) return false;
    else  return true; 
}
int main()
{
    constexpr  bool v = is_negative<1>();
}

live demo

在cppref中，A constexpr function must satisfy the following requirements:中的所有要求都未提及if。因此，对于IIUC，即使在编译时知道所有相关变量（例如上面的if），也必须在编译时评估constexpr函数是否包含is_negative，这是实现定义的行为。

所以，我的结论是：

在c ++ 17之前，我们没有if constexpr，所以选择的是if，这意味着不能保证在编译时对constexpr函数进行求值，这完全取决于编译器实现
在c ++ 17之后，如果我们希望在编译时评估constexpr函数，则首选if constexpr。

以上全部是我的个人想法，也许是一些重要的遗漏/误解，可以随时纠正我。问题仍然没有改变：if和if constexpr，对于预期在编译时评估的constexpr函数，应该优先使用它们。

参考： -What is Allowed in a constexpr Function? -Difference between "if constexpr()" Vs "if()"

Answer 1

在c ++ 17之前，我们没有if constexpr，因此选择if，这意味着不能保证在编译时对constexpr函数进行求值，而这一切都取决于编译器的实现

if语句不是constexpr的事实并不意味着它不能在编译时作为constexpr表达式的一部分进行求值。在您的示例中，在两种情况下，v都在编译时求值，因为它必须是：它是一个常量表达式。这不是实现的定义。

在c ++ 17之后，如果希望constexpr函数在编译时求值，则首选constexpr。

Constexpr if语句用来解决问题。在编译时获取constexpr函数以求值并不是问题。

下面是一个示例，其中需要constexpr if而不是简单的if（摘自cppreference）：

template <typename T>
auto get_value(T t) {
    if constexpr(std::is_pointer_v<T>)
        return *t; // deduces return type to int for T = int*
    else
        return t;  // deduces return type to int for T = int
}

尝试删除constexpr关键字，看看会发生什么（demo）。

此外，请注意，您始终可以使用其他方法来解决该问题，但是if constexpr具有简洁的优点。例如，下面是使用标签分配的等效get_value：

template<typename T>
auto get_value_impl(T t, std::true_type) {
    return *t;
}
template<typename T>
auto get_value_impl(T t, std::false_type) {
    return t;
}

template<typename T>
auto get_value(T t) {
    return get_value_impl(t, std::is_pointer<T>{});
}

Demo

Answer 2

if constexpr和if之间的区别是表达式是否始终可以在编译时执行。在您的示例中，您使用的是模板参数，因此编写哪个参数并不重要。如果您具有以下代码，则可以注意到差异：

constexpr bool is_negative(int n)
{
    if  (n >= 0) return false;
    else  return true; 
}
int main(int argc, char**)
{
    constexpr  bool v = is_negative(1);
    bool b = is_negative(argc);
    return static_cast<int>(v || b);
}

对于上述代码，无法编写if constexpr。您可以使用运行时值调用该函数。

同样，这无关紧要，因为两个代码路径均有效。当使用具有恒定值的函数时，应该进行常规的编译器优化。

if constexpr的真正利益在于只有一条路径有效时：

template <typename T>
constexpr auto get_value(T t) {
    if constexpr(std::is_pointer_v<T>)
        return *t; // deduces return type to int for T = int*
    else
        return t;  // deduces return type to int for T = int
}

如果T将是一个int，则带有*t的代码路径无效，因为您无法取消引用int。但是，由于使用的是if constexpr而不是if，因此假路径中的代码仅取决于模板参数，因此在语法上仅需正确。

在搜索准则时，编译器已经要求：当其中一个代码路径无效时，请使用if constexpr。根据参数使用if。

对于在编译时可以使用2条有效路径计算if条件的情况，请使用if constexpr要求即使在调试版本中也要对其进行优化，如果要逐步执行，请使用if在调试版本中。

如果走极端，表达式可能变得太复杂，以至于编译器无法在生产版本中对其进行优化，在这种情况下，if constexpr在热路径中可能再次变得有趣。就个人而言，我还没有遇到过这种情况，但是我没有使用太多。

constexpr函数内部的if vs if constexpr

2 个答案: