为什么 GCC 编译的 constexpr 函数永远不会产生常量表达式？

Question

（据我所知，使用的编译器是 gcc 和 c++17（在 Visual Studio 中很难找到这个））

#include <iostream>

using namespace std;

void increment( int& v )
{
    ++v;
}

int constexpr f()
{
    int v = 0;
    increment( v );
    return v;
}

int main( )
{
    cout << f( ) << '\n';
}

上面的代码在编译时出现错误：

constexpr 函数“f”不能产生常量表达式。

据我了解，这是因为函数

increment

不是 constexpr。让我困惑的是下面的代码编译得很好：

#include <iostream>

using namespace std;

void increment( int& v )
{
    ++v;
}

int constexpr f()
{
    int v = 0;
    for( int i = 0; i < 1; ++i )
    {
        increment( v );
    }   
    return v;
}

int main( )
{
    cout << f( ) << '\n';
}

此代码在功能上是相同的，并且可以编译，即使增量仍然不是 constexpr。我不明白在 [0, 1) 范围内的 for 循环怎么可能导致编译器意识到函数

实际上是一个 constexpr。

如果有人可以对 c++ 中的 constexpr 以及这种明显的不一致给出一些见解，我将不胜感激。

Answer 1

这两个程序都是“格式错误，无需诊断”，根据 [dcl.constexpr]/6:

对于既不是默认值也不是模板的 constexpr 函数或 constexpr 构造函数，如果不存在参数值，则函数或构造函数的调用可以是核心常量表达式的计算子表达式，或者对于构造函数，可以是计算子表达式某些常量初始化对象的初始化完整表达式 ([basic.start.static])，该程序格式错误，无需诊断。

有点奇怪的是，gcc 没有注意到第二个程序的问题，但它仍然符合要求。

请注意，如果

在实际需要常量表达式的上下文中使用，则需要进行诊断，例如

constexpr int n = f();

。

有些事情在 constexpr 函数中是绝对不允许的。这些确实需要诊断（通常是错误消息），即使该函数从未在常量表达式中使用 - 请参阅 cigien 的回答。但问题中的程序并不违反任何这些更严格的规则。

Answer 2

由于您没有在常量表达式中调用

，因此您的问题是询问编译器是否需要来诊断f

不能在常量表达式中调用，仅基于其

定义。

constexpr函数的定义

的要求列举

这里:

constexpr函数的定义应满足以下要求：

(3.1) 它的返回类型（如果有）应为文字类型；

(3.2) 它的每个参数类型都应该是文字类型；

(3.3) 它不应是协程；

(3.4) 如果函数是构造函数或析构函数，则其类不应有任何虚拟基类；

(3.5) 它的函数体不应包含

(3.5.1) goto 语句，

(3.5.2) 标识符标签，

(3.5.3) 非文字类型或静态或线程存储持续时间的变量的定义。

可以看出，

f

的定义没有违反列表中的任何要求。因此，如果编译器选择不对此进行诊断，则它是符合要求的。

正如

aschepler 的回答中指出的那样，constexpr

这样的函数不能在常量表达式中调用，但也不能诊断，被认为是格式错误的，无需诊断。

您实际上并没有在编译时“调用”

Answer 3

。

如果您的主要功能包括：

f

我怀疑您会收到“f() 不是常量表达式”错误。

这是一个

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