c++ - 编译器是否必须评估表达式是否取决于模板参数？

Question

考虑以下代码片段:

#include <iostream>

struct A {

    void f() { std::cout << "f"; }
    void g() { std::cout << "g"; }

    template <bool b>
    void call() { (b ? f() : g()); }
};

int main()
{
    A().call<true>();
}

根据传递给 template的 call参数，将调用 f或 g。我的问题是，是否以某种方式迫使编译器预先评估if条件。考虑 call的其他可能实现:

template <bool b>
void call() { 
    bool x = b;    
    (x ? f() : g()); 
}

在这种情况下，在决定 f或 g之前，首先将编译时模板转换为运行时变量。我假设在这种情况下，编译器将无法删除if语句。

确实，如果我使用 godbolt测试这种行为，那似乎正是发生的情况。

标准的某个部分是否定义了在编译时必须评估哪些模板表达式？

(当然，在这个简单的示例中，我可以轻松编写 b == true和 b == false的特化知识，但这不是这个问题的意思。)

Answer 1

所有模板表达式都在编译时评估，因为模板在运行时不存在。您可以使用if constexpr，该代码必须在编译时进行评估:

template <bool b>
void call() { if constexpr (b) f(); else g(); }

在您的示例中(对于 b = true)，它将变为

void call() { f(); }

无论优化级别如何。

但是，当您使用普通的 if或三元运算符时，生成的代码可能很容易进行优化。在您的示例(再次针对 b=true)中，模板实例创建了以下内容:

void call() { (true ? f() : g()); }

如果允许他，编译器可以轻松地对其进行优化。例如，带有 -O3的G++只是删除了 A的实例和对 call的调用，并将 std::cout << "f"移到 main中。参见 godbolt。

结论:所有模板表达式都在编译时求值，但是编译器可以识别出表达式或变量是否为常数，并且能够优化这种情况，但是编译器没有义务这样做(当您想要优化的代码时，尝试调试一些东西)