为什么模板参数不被视为常量表达式（对于 consteval）？

Question

我想使用 consteval 函数在编译时对模板参数执行计算，这样我的操作就不会产生任何性能损失。例如：

// Changing this to constexpr will cause the function
// to be invoked at runtime.
consteval int abs(int x) {
    return x < 0 ? -x : x;
}

template <int N>
struct Test {
    bool isValid(int y) {
        return y < abs(N); // Error.
    }
};

我使用了 consteval，以便将 abs(N) 替换为立即值，而不是在运行时调用该函数（如果 abs() 是 constexpr，则会发生这种情况）。例如，在 Test<7>::isValid() 的主体中，我认为 abs(7) 解析为 7 并且不需要在运行时计算。但是，此代码会产生以下错误：

Call to consteval function 'abs' is not a constant expression ... subexpression not valid in a constant expression [invalid_consteval_call]

（在 clang 17.0.6 中测试）。如果您尝试基于 N 定义静态 constexpr 变量，仍然会发生此错误：

// Changing this to constexpr works though!
consteval int abs(int x) {
    return x < 0 ? -x : x;
}

template <int N>
struct Test {
    static constexpr int ABS_N = abs(N); // Error

    bool isValid(int y) {
        return y < ABS_N;
    }
};

有趣的是，如果你在this版本中将abs()从consteval更改为constexpr，那么生成的代码将使用我想要的立即数！另一方面，模板可以与 consteval 一起使用来实现相同的目标：

template <int X>
consteval int abs() {
    return X < 0 ? -X : X;
}

template <int N>
struct Test {
    bool isValid(int y) {
        return y < abs<N>();
    }
}

我还注意到使用静态 constexpr 变量而不是模板参数是可行的，尽管在这里很容易看出原因：

struct Test {
    static constexpr int N = 7;

    bool isValid(int y) {
        return y < abs(N);
    }
}

为什么不允许将模板参数传递给 consteval 函数？谢谢！

Answer 1

您的

consteval

函数具有未定义的行为，当且仅当

x

是

INT_MIN

（又名：

std::numeric_limits<int>::min()

）。
此代码修复了它：

#include <limits>
consteval int abs(const int x) {
    if (x == std::numeric_limits<int>::min())
        return std::numeric_limits<int>::max();
    return x < 0 ? -x : x;
}

仅凭这一更改，我无法在 clang 上复制您的错误（x64 上的 trunk = 18.1.0）。
但是，您的

isValid()

方法可能应该是

static

，或者至少是

const

。即：

#include <limits>

consteval int abs(const int x) {
    if (x == std::numeric_limits<int>::min())
        return std::numeric_limits<int>::max();
    return x < 0 ? -x : x;
}

template <int N>
struct Test {
    static constexpr int ABS_N = abs(N); // Should be fine.

    static constexpr bool isValid(const int y) noexcept {
        return y < ABS_N;
    }
};

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