c++ - constexpr 函数在运行时与编译时的不同结果

Question

下面这段代码递归地遍历了图的节点(为简单起见，这里只显示了边)。我希望 count_dfs() 函数的结果为 4，无论该函数是在运行时还是编译时求值。

在 MVSC 上，情况并非如此。它在 Clang 和 gcc 上按预期工作，所以我认为这是 MSVC 中的错误。或者代码中有一些UB？据我所知，常量表达式中不允许使用 UB，对吗？是否存在函数在 constexpr 和非 constexpr 执行中产生不同结果的情况？

#include <iostream>
#include <ranges>
#include <array>

struct Edge
{
  int from{};
  int to{};
};

constexpr auto node_input_edges(auto& edges, int id)
{
  return edges | std::views::filter([id](const Edge& e) { return e.to == id; });
}

constexpr void visit_dfs(auto& edges, int curr_node, auto func)
{
  for (auto e : node_input_edges(edges, curr_node)) {
    visit_dfs(edges, e.from, func);
  }
  func();
}

constexpr auto count_dfs()
{
  std::array<Edge, 3> edges{{{0,2}, {1,2}, {2,3}}};
  size_t sz = 0;

  visit_dfs(edges, int(edges.size()), [&]()  {
    ++sz;
  });
  return sz;
}

int main()
{
  constexpr auto cnt_ct = count_dfs();
  auto cnt_rt = count_dfs();

  std::cout << "COMPILE TIME " << cnt_ct << "\n";  // 3 on MSVC, 4 on clang and gcc
  std::cout << "RUNTIME " << cnt_rt << "\n"; // 4 on all compilers
  return 0;
}

Compiler explorer

Answer 1

这看起来像是 MSVC 如何处理 View 的问题。这是一个有点丑陋但等效的代码，可以在没有 View 的情况下工作:

#include <iostream>
#include <ranges>
#include <array>

struct Edge
{
  int from{};
  int to{};
};

template<std::size_t n>
constexpr auto node_input_edges(std::array<Edge, n> const& edges, int id)
{
    std::array<Edge, n> edges_copy;
    auto j = 0;
    for (auto i = 0; i < n; ++i) {
        if (edges[i].to == id) {
            edges_copy[j] = edges[i];
            ++j;
        }
    }
    if (j != n) {
        edges_copy[j] = {0, 0}; // similar to a null terminator
    }
    return edges_copy;
}

constexpr void visit_dfs(auto const& edges, int curr_node, auto func)
{
  for (auto const& e : node_input_edges(edges, curr_node)) {
    if (e.from == 0 && e.to == 0) { // check for the null terminator
      break;
    }
    visit_dfs(edges, e.from, func);
  }
  func();
}

constexpr auto count_dfs()
{
  std::array<Edge, 3> edges{{{0,2}, {1,2}, {2,3}}};
  size_t sz = 0;

  visit_dfs(edges, 3, [&]()  {
    ++sz;
  });
  return sz;
}

int main()
{
  constexpr auto cnt_ct = count_dfs();
  auto cnt_rt = count_dfs();

  std::cout << "COMPILE TIME " << cnt_ct << "\n";
  std::cout << "RUNTIME " << cnt_rt << "\n";
  return 0;
}

Demo