使用 constexpr + auto 作为返回和参数类型的奇怪类型推导答案

【问题标题】：Weird type deduction using constexpr + auto as return and parameter type使用 constexpr + auto 作为返回和参数类型的奇怪类型推导
【发布时间】：2020-09-13 10:10:11
【问题描述】：

我一直在使用编译器优化和编译器资源管理器，并注意到 g++ 9.3 中的以下缺点（本地测试）。这个问题似乎在 g++ 10.1 中仍然存在（在编译器资源管理器上测试）。我正在使用

注意以下代码：

#include <iostream>
#include <iomanip>

constexpr auto fib( auto x )
{
    if( x == 0 )
        return 0;
    else if( x == 1 )
        return 1;
    else
        return fib( x - 1 ) + fib( x - 2 );
}

int main( int argc, char * argv[] )
{
    std::cerr << std::setprecision(10) << fib( 47.l );
}

编译器资源管理器链接here。

我知道如果我输入 47，模板参数推导会推导出函数 int foo( int x )，但即使我传递了一个长的双精度字面值，这种情况仍然存在。

这会导致溢出。

为什么编译器不能在编译时推断出我的返回类型应该是双精度？我本来希望，因为 fib 被标记为 constexpr，并且我正在使用 -O3 进行编译，所以即使我传递了一个整数，g++ 也能够通过意识到 fib 是指数来推断出需要双精度数。

即使上面的内容非常困难，为什么传入一个长的双精度字面量也不能解决问题？我希望函数意识到函数的第三个分支必须返回一个 long double，所以返回类型应该是一个 long double。

编译器仅在 fib 更改为返回 0.l 和 1.l 时才意识到需要 long double，如下所示：

constexpr auto fib( auto x )
{
    if( x == 0 )
        return 0.l;
    else if( x == 1 )
        return 1.l;
    else
        return fib( x - 1 ) + fib( x - 2 );
}

有趣的是，只将其中一个返回值更改为长双精度字面值，如下所示：

    if( x == 0 )
        return 0.l;
    else if( x == 1 )
        return 1;

导致以下错误：

error: inconsistent deduction for auto return type: ‘long double’ and then ‘int’

这怎么会抛出错误，但第一个例子不会？

【问题讨论】：

推断返回类型仅取决于函数中的返回语句，而不取决于传入的参数类型。
仅仅因为你的函数参数是双精度数并不意味着函数会返回双精度数。函数返回的唯一值不是0就是1，所以一定是int，这和返回int和int相加的结果就是int是一致的。因此，无论其参数是什么，该函数都会返回一个 int。
"g++ 将能够通过意识到 fib 是指数来推断出需要双精度数" - 这不是 auto（或模板类型推断）的工作方式。您指定类型（有时是间接的），编译器会应用它们。不允许根据它认为你可能会如何使用一个函数来任意选择。
我会喜欢心灵感应编译器。做我想做的而不是我告诉他们做的程序将使我的生活更轻松。但我必须从我的播放列表中删除终结者配乐。这可能会很糟糕。
编译器资源管理器告诉我函数签名是 int fib int。我现在明白为什么返回类型是int，但是为什么参数类型也是int？

标签： c++ g++ compiler-optimization c++20

【解决方案1】：

当你定义这样的函数时：

constexpr auto f(auto x) 
{
  return 42;
}

编译器别无选择只能将返回类型推断为int，因为这是文字42 的类型。如果您使用其他类型的参数调用 f 也没关系：

f(42.l);

返回类型仍然是int，虽然x的类型是long double。

但是，您可以明确要求返回类型与参数类型相同：

constexpr auto f(auto x) -> decltype(x)
{
  return 42;
}

现在返回值将被转换为调用f的参数类型。

【讨论】：