为什么 if constexpr 需要 else 才能工作？

Question

我正在尝试通过以下方式使用if constexpr：

template<template <typename First, typename Second> class Trait,
    typename First, typename Second, typename... Rest>
constexpr bool binaryTraitAre_impl()
{
    if constexpr (sizeof... (Rest) == 0)
    {
        return Trait<First, Second>{}();    
    }
    return Trait<First, Second>{}() and binaryTraitAre_impl<Trait, Rest...>();
}

示例用例：

static_assert(binaryTraitAre_impl<std::is_convertible,
    int, int&,
    int*, void*>());

但是编译失败

clang:

error: no matching function for call to 'binaryTraitAre_impl'
        return Trait<First, Second>{}() and binaryTraitAre_impl<Trait, Rest...>();
                                            ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

gcc:

prog.cc: In instantiation of 'constexpr bool binaryTraitAre_impl() [with Trait = std::is_convertible; First = int*; Second = void*; Rest = {}]':
prog.cc:9:80:   required from 'constexpr bool binaryTraitAre_impl() [with Trait = std::is_convertible; First = int; Second = int&; Rest = {int*, void*}]'
prog.cc:15:83:   required from here
prog.cc:9:80: error: no matching function for call to 'binaryTraitAre_impl<template<class _From, class _To> struct std::is_convertible>()'
    9 |         return Trait<First, Second>{}() and binaryTraitAre_impl<Trait, Rest...>();
      |                                             ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~
prog.cc:3:17: note: candidate: 'template<template<class First, class Second> class Trait, class First, class Second, class ... Rest> constexpr bool binaryTraitAre_impl()'
    3 |  constexpr bool binaryTraitAre_impl()
      |                 ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~
prog.cc:3:17: note:   template argument deduction/substitution failed:
prog.cc:9:80: note:   couldn't deduce template parameter 'First'
    9 |         return Trait<First, Second>{}() and binaryTraitAre_impl<Trait, Rest...>();
      |                                             ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~

但是我发现添加else后错误消失了：

template<template <typename First, typename Second> class Trait,
    typename First, typename Second, typename... Rest>
constexpr bool binaryTraitAre_impl()
{
    if constexpr (sizeof... (Rest) == 0)
    {
        return Trait<First, Second>{}();
    }
    else
    {
        return Trait<First, Second>{}() and binaryTraitAre_impl<Trait, Rest...>();
    }
}

live demo

发生了什么？为什么在这种情况下编译器不能推断出else？

Answer 1

这是constexpr if上cppreference的摘录：

constexpr 如果 以 if constexpr 开头的语句称为 constexpr if 语句。

在 constexpr if 语句中，条件的值必须是上下文转换的 bool 类型的常量表达式。如果值为 true，则丢弃 statement-false（如果存在），否则丢弃 statement-true。

很明显，只有两个分支中的一个被丢弃。在您的情况下，不能丢弃罪魁祸首代码，因为它在 else 子句之外。

Answer 2

if constexpr 当子句为真时不会消除相应else 块之外的代码。

您可以扩展 C++ 来做到这一点，但它很快就会变得很痛苦。只有最微不足道的情况是显而易见的，而具体说明微不足道的情况是一件痛苦的事情。我的意思是你是否覆盖：

if constexpr( blah ){
  if (true) return 7;
}

？怎么样

if constexpr( blah ){
  if (blah) return 7;
  else exit(-1);
}

？或者

if constexpr( blah ){
  if (blah) return 7;
  else return false;
}

或

if constexpr( blah ){
  if (blah) goto foo;
  return false;
foo: return true;
}

或者怎么样：

if constexpr( blah ){
  std::size_t count = 0;
  while (foo != 1 && (++count < (std::size_t)-1))
    switch (foo%2) {
      case 1: foo = 3*foo+1;
      case 0: foo = foo/2;
    }
  }
  if (count < (std::size_t)-1) return true;
}

？我可以想出一个近乎连续的案例，这些案例或多或少是“显而易见”的，它们永远不会返回。和回报？没有else。问题多，收益少。

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编译器有专门的规则来检测无法访问的代码等。这些不必像标准那样正式指定，它们可能因编译器而异。

与此同时，每个编译器的标准必须相同。淘汰和淘汰的规则必须相同。

该标准应用了一个简单的规则； if 和 else 块是唯一的消除候选者。

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所以标准没有这样做。如果您想消除代码，请将其放在if constexpr 的if constexpr 或else 块中。语言开发资源最好用在产出更高、痛苦更少的事情上。