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。