このページはC++23に採用された言語機能の変更を解説しています。
のちのC++規格でさらに変更される場合があるため関連項目を参照してください。
概要
C++23では、constexpr関数がコンパイル時に呼ばれたかを判定するための構文として、if constevalを導入する。これは「consteval if文」と呼ばれる。
constexpr double my_fma(double a, double b, double c) {
if consteval {
// コンパイル時に実行される文脈
return a * b + c;
}
else {
// 実行時に実行される文脈
return __builtin_fma(a, b, c);
}
}
#include <iostream>
int main() {
constexpr double static_fma = my_fma(1.0, 2.0, 3.0);
double dynamic_fma = my_fma(1.0, 2.0, 3.0);
std::cout << static_fma << std::endl;
std::cout << dynamic_fma << std::endl;
}
if consteval文内は即時関数 (consteval) の文脈であり、consteval関数を呼び出すことができる。
if constevalの逆条件として、実行時かを判定するためには、if !constevalを使用する (constevalの前に!)。
constexpr double my_fma(double a, double b, double c) {
if !consteval {
// 実行時に実行される文脈
return __builtin_fma(a, b, c);
}
else {
// コンパイル時に実行される文脈
return a * b + c;
}
}
if consteval文は複合文でなければならない。
constexpr double my_fma(double a, double b, double c) {
if !consteval {
return __builtin_fma(a, b, c);
}
else
return a * b + c; // コンパイルエラー！複合文でなければならない
}
この機能が必要になった背景・経緯
constexprとconstevalの相互作用での問題
constevalを使用したプログラムを考える。
consteval int f(int i) { return i; }
constexpr int g(int i) {
if (std::is_constant_evaluated()) {
return f(i) + 1; // <==
} else {
return 42;
}
}
consteval int h(int i) {
return f(i) + 1;
}
定数式評価時には、関数g()と関数h()は同じことをするが、実行時には関数h()を呼び出すことはできない。また、if (std::is_constant_evaluated())文内は定数式ではあるが即時関数の文脈ではないため、即時関数f()を呼び出すことはできず、<==コメントのところで不適格となる。この文脈では、f(42)を呼び出すことはできるが、f(i)を呼び出すことはできない。
if constexpr (std::is_constant_evaluated())の問題
もうひとつの問題は、std::is_constant_evaluated()固有の問題だが、この関数はif文と使わなければならないが、誤ってif constexprで使用してしまう場合である。
constexpr size_t strlen(char const* s) {
if constexpr (std::is_constant_evaluated()) {
for (const char *p = s; ; ++p) {
if (*p == '\0') {
return static_cast<std::size_t>(p - s);
}
}
} else {
__asm__("SSE 4.2で計算…");
}
}
この関数は常にコンパイル時の方の文脈が呼ばれてしまう。この使用間違いはコンパイラによっては警告を出力するが、誤用を防ぐのがむずかしいという問題があった。