C++ 为什么constexpr适用于不纯函数

在浏览我在constexpr上的一个老问题时，我无意中发现了一条非常重要的评论。 基本上可以归结为： （这是合法的C++11:（）

我的问题是，标准允许这样做的原因是什么。因为我是引用透明的忠实粉丝，我希望他们有一个好的理由：）我想知道

顺便说一句，有相关的Q，但大多数A甚至并没有提到纯粹的东西，或者当他们提到的时候，他们并没有具体说明为什么std允许这样做。

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函数定义中的关键字

constepr

告诉编译器，如果所有参数和变量在编译时都已知，则此函数可以在编译时执行。但是，没有这样的保证，例如，某些值只能在运行时知道，在这种情况下，函数将在运行时执行

但是，它与pure或pupure无关，因为这些术语意味着输出仅依赖于输入，并且无论您使用相同的输入参数值调用函数多少次，无论是在编译时还是在运行时计算，每次输出都是相同的

例如

constexpr int add(int a, int b) { return a + b; } //pure!

const int a = 2, b = 3; //const
int c = 2, d = 3;       //non-const

//we may read update c and d here!

const int v1 = add(2,3);  //computed at compile-time
const int v2 = add(a,3);  //computed at compile-time
const int v3 = add(2,b);  //computed at compile-time
const int v4 = add(a,b);  //computed at compile-time

const int v3 = add(c,3);  //computed at runtime
const int v3 = add(c,b);  //computed at runtime
const int v3 = add(a,d);  //computed at runtime
const int v3 = add(c,d);  //computed at runtime

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请注意，这里的

add

是一个纯函数，无论它是在编译时还是在运行时计算。

因为对于某些输入参数域，将永远不会采用不纯路径。对于该域，constexpr可以正常工作

例如，您的函数可能有一个简单的分支和一个更复杂的分支。您可以指定，要使函数在常量表达式中可用，函数参数必须满足这个和那个条件，从而使函数中的简单分支始终是纯的

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这样做的一个有用的副作用是，在常量计算过程中可能会导致错误。也就是说，如果违反了简单分支中的先决条件，您可能会导致对不纯表达式的求值，从而引发编译时错误（在这里，断言或异常是个好主意，因为在运行时上下文中调用函数时，它会继续抱怨）。

在标准中，相关要求隐藏在

constexpr

功能的主要要求列表下方。第7.1.5/5节：

对于constexpr函数，如果不存在函数参数值，使得函数调用替换将产生一个常量表达式（5.19），则程序格式错误；无需诊断

§5.19定义了常量表达式的要求，因此您不能调用

rand（）

宽松的限制允许您拥有条件纯的函数。您的示例

f（true）

是有效的模板参数，但

f（false）

不是

当然，缺点是编译器不会验证

constexpr

函数是否可以实际用于预期目的。您需要编写测试用例

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啊，利特的回答也是正确的。（但这句话的措辞更简单。）

不，不是，这就是我为什么要说；）在commentsAny中，任何纯函数都可以在编译时根据“如同”规则进行求值，而不考虑

constexpr

。这叫做恒定折叠。您的示例中的

constepr

似乎没有任何区别。@Potatoswatter：您的意思是我们可以编写

std:：array a即使
add
不是
constexpr
？我不这么认为。我在你的例子中指的是：v）。（你的答案似乎根本没有提到常量表达式上下文。）我想知道
std:：array
是否会是一件坏事。@Potatoswatter:实际上我保持了示例的简单性，否则
constexpr
会对函数体施加很多限制，我不想在这个答案中讨论这些限制，因为这似乎不是这个问题的重点（？）。好吧，只要提到
std:：array
与您之前提到的本质上是不同的。但是，示例中的
constexpr
没有任何作用，因为其中没有常量表达式上下文。它可以归结为带或不带
constexpr
的恒定传播。这也是一个更好的答案，因为它引用了标准的相关部分，并对其含义进行了很好的解释。
constexpr int add(int a, int b) { return a + b; } //pure!

const int a = 2, b = 3; //const
int c = 2, d = 3;       //non-const

//we may read update c and d here!

const int v1 = add(2,3);  //computed at compile-time
const int v2 = add(a,3);  //computed at compile-time
const int v3 = add(2,b);  //computed at compile-time
const int v4 = add(a,b);  //computed at compile-time

const int v3 = add(c,3);  //computed at runtime
const int v3 = add(c,b);  //computed at runtime
const int v3 = add(a,d);  //computed at runtime
const int v3 = add(c,d);  //computed at runtime