从constexpr模板函数调用非constexpr

Question

我无意中发现了调用非compile函数的compile模板函数:在下面的片段栏中，由于调用了非compile集但foo编译，无法按预期进行编译。有人能告诉我foo编译的原因吗？

template<class T>
void set(T& x){
    x++;
}

template<class T>
constexpr void foo(T& x){
    set<T>(x);
}

constexpr void bar(int& x){
    set<int>(x);
}

void bar(){
    int x = 5;
    foo(x);
    bar(x);
}

编译器无法使用错误进行编译：

<source>: In function 'constexpr void bar(int&)':
<source>:12:13: error: call to non-constexpr function 'void set(T&) [with T = int]'
     set<int>(x);
     ~~~~~~~~^~~
Compiler returned: 1

编辑:附加编译器错误和重新措辞的问题。副作用在这里不是焦点。

如bolov和Rekete1111所述，模板下面的内容将在稍后进行评估。在不满足约束条件的情况下，将模板函数转化为某种半恒函数。下一段代码片段的-Og编译结果显示，将优化and，而普通foo2不满足而非的要求(可能是因为的内联含义)：

template<class T>
void set(volatile T& x){
    x++;
}

template<class T>
constexpr void foo(T& x){
    set<T>(x);
}

template<class T>
void foo2(T& x){
    set<T>(x);
}

void bar(){
    int x = 5;
    foo(x);
    foo2(x);
}

编译结果：

void set<int>(int volatile&):
  ldr r3, [r0]
  add r3, r3, #1
  str r3, [r0]
  bx lr
void foo2<int>(int&):
  push {r4, lr}
  bl void set<int>(int volatile&)
  pop {r4, lr}
  bx lr
bar():
  push {r4, lr}
  sub sp, sp, #8
  add r4, sp, #8
  mov r3, #5
  str r3, [r4, #-4]!
  mov r0, r4
  bl void set<int>(int volatile&)
  mov r0, r4
  bl void foo2<int>(int&)
  add sp, sp, #8
  pop {r4, lr}
  bx lr

Answer 1

这是因为foo是一个函数模板，bar是一个函数。

对于一个函数(例如bar)来说，它必须满足所有的规则(从标准到标准)，并在函数的定义中进行检查。如果不符合这些规则，就会出错。

对于函数模板，因为您只有一个模板来生成函数，所以不能强制执行constexpr的规则。例如，在模板定义点的示例中，您不知道set<T>(x)是否为constexpr，因为您可能有一些set的模板实例化，后者是set，而其他的模板实例化则不是。因此，您无法检查foo是否满足constexpr的要求。您只能检查foo的特定实例化，如果是constexpr，例如foo<int>或foo<char>等。

C++不分青红皂白地(某种程度上)允许函数模板的constexpr来处理这种情况。但是，如果模板的实例化不符合constexpr的要求，那么这是允许的，但是在一个常量表达式中不允许专门化。

您可以从示例中看到稍微修改过的代码：

auto set(int a) { return a; }
constexpr auto set(char a) { return a; }

template<class T>
constexpr auto foo(T x){
    return set(x);
}

auto test()
{
    auto x = foo(24); // foo<int>  OK, no error
    //constexpr auto cx = foo(24) // foo<int> compiler error

    auto y = foo('a'); // foo<char> OK, no erro
    constexpr auto y = foo('a'); // foo<char> OK
}

§7.1.5 dcl.constexpr

1. 如果类模板的constexpr函数模板或成员函数的实例化模板专门化无法满足对constexpr函数或constexpr构造函数的要求，则即使对此类函数的调用不能出现在常量表达式中，该专门化仍然是constexpr函数或constexpr构造函数。如果当模板被视为非模板函数或构造函数时，模板的任何专门化都不能满足对constexpr函数或constexpr构造函数的要求，则模板的格式不正确；不需要诊断。