如果结构化绑定不能是 constexpr 为什么它们可以在 constexpr 函数中使用？

Question

根据this answer 显然没有充分的理由为什么不允许结构化绑定是 constexpr，但标准仍然禁止它。但是，在这种情况下，不应该禁止在 constexpr 函数中使用结构化绑定吗？考虑一个简单的 sn-p：

#include <utility>

constexpr int foo(std::pair<int, int> p) {
    auto [a, b] = p;
    return a;
}

int main() {
    constexpr int a = foo({1, 2});
    static_assert(a == 1);
}

gcc 和 clang 都不会导致编译代码出现问题。代码格式是否错误，或者实际上是否允许这种代码？

Answer 1

在函数声明的情况下，constexpr 说明符是对编译器的断言，即声明的函数可以在 常量表达式 中求值，即可以在以下位置求值的表达式编译时。然而，声明中的对象初始化不需要在其声明说明符中包含 constexpr 以成为 常量表达式。

短一点：constexpr 函数可能暗示常量表达式，但常量表达式初始化不需要相关声明具有constexpr 说明符。

您可以在 C++ 标准 [dcl.constexpr] 中检查这一点：

调用 constexpr 函数产生的结果与调用等效的非 constexpr 函数的结果相同 除此以外的所有方面

——对 constexpr 函数的调用可以出现在常量表达式中[...]

这是一个表达式的求值，用于确定表达式是否为 常量表达式[expr.const]：

表达式 e 是核心常量表达式，除非 e [...] 的 求值 [...] 将求值以下 表达式[...]

声明不是表达式，因此被声明的对象的初始化是一个常量表达式，无论在宣言。

最后，在 [dcl.constexpr] 中，指定 constexpr 函数必须存在可以将其主体作为常量表达式评估的参数：

对于既不是默认也不是模板的 constexpr 函数或 constexpr 构造函数，如果没有参数 值的存在使得函数或构造函数的调用可以是评估的子表达式 核心常量表达式（8.20），或者，对于构造函数，某个对象的常量初始化器（6.6.2）， 程序格式错误，无需诊断。

当您声明constexpr int a 时，编译器期望a 被一个常量表达式初始化，而表达式foo({1,2}) 是一个常量表达式，因此您的代码格式正确。

PS：尽管如此，函数局部变量声明中的声明说明符（static，thread_local=>static）暗示该函数不能被声明为constexpr。

Answer 2

有several requirements that a constexpr function must meet。 constexpr 函数的主体有一些要求，显示的代码似乎没有违反任何要求。关键是不要求函数中的每条语句都必须是constexpr。这里唯一有趣的要求是：

至少存在一组参数值，使得 函数的调用可以是 a 的求值子表达式 核心常量表达式（对于构造函数，在常量中使用 初始化程序就足够了）（C++14 起）。无需诊断 违反此项目符号。

注意最后一句话。编译器可能会（但不是必须）抛出一个危险信号。

关键要求仅仅是函数有各种参数值，从而导致函数的结果保持不变（并且函数体满足列出的要求）。例如，函数可能有条件地使用结构化绑定；但是对于某些参数值集，请执行其他操作，从而产生恒定的结果。这将为 constexpr 函数勾选此复选框。

但是，尽管现代 C++ 编译器非常复杂，但它们可能不一定能够在所有可能的情况下都达到这一决定，因此，在实践中，很难强制执行这样的要求，因此允许编译器只认为这是理所当然的。