如果 constexpr 失败，为什么 C++17 的这种用法会失败？

Question

我正在尝试使用 C++17 if constexpr 进行条件编译，但它的行为并不符合我的预期。

比如下面的代码，C++仍然编译宏X2定义的代码，

#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
#include <type_traits>

#define X1 pp("x")
#define X2 pp("x", "x")

void pp(const std::string str)
{
   std::cout << str << std::endl;
}

int main()
{
   std::map<std::string, int> map;

   if constexpr (std::is_null_pointer_v<decltype(map)>)
      X2;
   else
      X1;
}

并吐出以下错误消息：

1.c:6:23: error: too many arguments to function ‘void pp(std::__cxx11::string)’
 #define X2 pp("x", "x")
                       ^
1.c:18:3: note: in expansion of macro ‘X2’
   X2;
   ^~

如何跳过 X2 的编译？

Answer 1

这在模板之外是不可能的！

来自cppreference.com

在模板之外，完全检查丢弃的语句。 if constexpr 不能替代 #if 预处理指令：

void f() {
    if constexpr(false) {
        int i = 0;
        int *p = i; // Error even though in discarded statement
    }
}

---

知道如何跳过X2的编译吗？

一种选择是为此提供模板功能。

template<typename T>
void test()
{
   if constexpr (std::is_null_pointer_v<T>)
      X2;
   else
      X1;
}

int main()
{
   std::map<std::string, int> map;
   test<decltype(map)>();   // now chooses the X1
}

感谢 @HolyBlackCat 和 @MSalters。正如他们所指出的，上述解决方案是格式错误的 NDR（因此，使用 MSVC compiler 编译没有任何意义，另一方面 GCC and clang at least catch this 通过提供一些编译器错误） 这已在@HolyBlackCat's 中详细说明， 回答！

所以我们可以跳过X2的编译吗？

不幸的是，NO 根据您的代码！ preprocessor 将在翻译单元编译之前执行。 因此无法向#if 指令提供类型信息（即decltype(map)）。 因此，对于您的情况，没有其他办法。

这篇文章的好教训：

• 但是，您的程序是避免此类宏的一个很好的例子 和constexpr if 混合。
• 其次，通过不同的方式检查代码的正确性 如果可能，编译器！

我建议对您的情况使用 PP 的函数重载（当然还有许多其他方法），通过它您可以获得格式良好的代码：

See a demo.

#include <string>
#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <map>

void pp(const std::string& str)
{
   std::cout << str << std::endl;
}

template<typename... T> void pp(const T&... args)
{
   // do something with args!
}

template<typename T>
constexpr void test()
{
   if constexpr (std::is_null_pointer_v<T>)
      pp("x", "x"); // call with args
   else
      pp("x"); // call with string
}

Answer 2

if constexpr 并不是真正的“条件编译”。

在模板之外，它就像普通的if 一样工作（除了它希望条件是constexpr）。

其他答案建议将其放在模板中（并使条件取决于模板参数），但这还不够。 （它似乎在 MSVC 中有效，但在 GCC 和 Clang 中无效。）这是因为：

[temp.res]/8.1（强调我的）

可以在任何实例化之前检查模板的有效性。 ... 该程序格式错误，不需要诊断，如果：

— 不能为模板中的模板或 constexpr if 语句的子语句生成有效的特化，并且模板未实例化，...

因此，如果您无法为 if constexpr 分支进行有效的实例化（也就是说，如果对于所有可能的模板参数，该分支都无效），那么该程序是非良构 NDR（这实际上意味着“无效，但编译器可能不够聪明，不会给你一个错误”）。

^{（正如@MSalters 所指出的，标准说“并且模板未实例化”，而不是“模板或 constexpr 的子语句如果 未实例化”。我认为这是一个有缺陷的措辞，因为否则没有任何意义：似乎没有任何其他措辞来检查丢弃分支的有效性，所以它会使代码格式正确只有在封闭模板被实例化，否则 NDR 格式不正确。请参阅discussion in the comments。）}

似乎没有解决方法，也没有针对您的问题的好的解决方案。

您可以让函数调用本身依赖于模板参数，但这可能是作弊，因为它需要遮蔽pp（或执行#define pp …）。

template <typename F>
void test(F pp) // Note parameter shadowing the global `pp` for the macros.
{
    std::map<std::string, int> map;

    if constexpr (std::is_null_pointer_v<decltype(map)>)
        X2;
    else
        X1;
}

int main()
{
    test([](auto &&... params)
    {
        pp(decltype(params)(params)...);
    });
}

Answer 3

在模板之外，即使是 if constexpr 的错误分支也会被完全检查。一般来说，为此，需要

• 要么使用 #if 预处理器指令，
• 或将if constexpr 代码放入模板中。

在您的情况下，您不能使用#if，因为您的条件取决于预处理器无法使用的类型信息。

此外，您不能使用 constexpr if，因为宏 X2 的扩展对于任何可能的模板参数总是格式错误的。

您可能需要重新考虑为什么要拥有一个扩展永远无效的宏。

Answer 4

如果可能，您可以修改 pp 以使其行为符合我认为的行为方式：

void pp(auto const &...args){
    ((std::cout << std::forward<decltype(args)>(args)), ...) << std::endl;
}

Link to compiler explorer

如果这不可能，那么我建议将 X2 修复为至少可以编译的代码。

如果无法更改 X2，那么我建议在调用 x2 时隐藏 pp，即使这当然是最好的解决方案：

if constexpr (std::is_null_pointer_v<decltype(map)>) {
    auto pp = [] (auto const &...args){
        ((std::cout << std::forward<decltype(args)>(args)), ...) << std::endl;
    };
    X2;
} else {
    X1;
}

Link to compiler explorer