“constexpr if”vs“if”与优化-为什么需要“constexpr”？

Question

C++1z将引入“constexpr if”-一个将根据条件删除其中一个分支的if。似乎合理有用。

但是，没有constexpr关键字就不行吗？我认为在编译过程中，编译器应该知道编译时是否知道条件。如果是的话，即使是最基本的优化级别也应该移除不必要的分支。

例如（参见godbolt:https://godbolt.org/g/ipy5y5):

int test() {
    const bool condition = true;
    if (condition) {
      return 0;
    } else {
      // optimized out even without "constexpr if"
      return 1;
    }
}

Godbolt explorer显示，即使带有-o0的GCC-4.4.7也没有编译“return 1”，因此它实现了constexpr if的承诺。显然，当condition是constexpr函数的结果时，这样的旧编译器将无法这样做，但事实仍然存在：现代编译器知道condition是否是constexpr并且不需要我明确地告诉它。

所以问题是：

为什么“constexpr if”中需要“constexpr”？

Answer 1

这很容易通过一个例子来解释。考虑

struct Cat { void meow() { } };
struct Dog { void bark() { } };

而且

template <typename T>
void pet(T x)
{
    if(std::is_same<T, Cat>{}){ x.meow(); }
    else if(std::is_same<T, Dog>{}){ x.bark(); }
}

调用

pet(Cat{});
pet(Dog{});

将触发编译错误（wandbox示例），因为if语句的两个分支都必须格式良好。

prog.cc:10:40: error: no member named 'bark' in 'Cat'
    else if(std::is_same<T, Dog>{}){ x.bark(); }
                                     ~ ^
prog.cc:15:5: note: in instantiation of function template specialization 'pet<Cat>' requested here
    pet(Cat{});
    ^
prog.cc:9:35: error: no member named 'meow' in 'Dog'
    if(std::is_same<T, Cat>{}){ x.meow(); }
                                ~ ^
prog.cc:16:5: note: in instantiation of function template specialization 'pet<Dog>' requested here
    pet(Dog{});
    ^

更改pet以使用if constexpr

template <typename T>
void pet(T x)
{
    if constexpr(std::is_same<T, Cat>{}){ x.meow(); }
    else if constexpr(std::is_same<T, Dog>{}){ x.bark(); }
}

只要求分支是可解析的--只需要匹配条件的分支是格式良好的（wandbox示例）。

片断

pet(Cat{});
pet(Dog{});

将按预期进行编译和工作。