F-4 Constexpr 函数（第四部分）
constexpr/consteval 函数可使用非常量局部变量
在 constexpr 或 consteval 函数内部，我们可以使用非 constexpr 的局部变量，且这些变量的值可以被修改。
举个简单的例子：
#include <iostream>
consteval int doSomething(int x, int y) // function is consteval
{
x = x + 2; // we can modify the value of non-const function parameters
int z { x + y }; // we can instantiate non-const local variables
if (x > y)
z = z - 1; // and then modify their values
return z;
}
int main()
{
constexpr int g { doSomething(5, 6) };
std::cout << g << '\n';
return 0;
}
当此类函数在编译时被求值时，编译器会实质上“执行”该函数并返回计算结果。
constexpr/consteval 函数可在 constexpr 函数调用中使用函数形参和局部变量作为实参
如前所述：“当 constexpr（或 consteval）函数在编译时被求值时，其调用的任何其他函数都必须在编译时完成求值。”
令人意外的是，constexpr 或 consteval 函数可以将其函数形参（非 constexpr）甚至局部变量（可能完全非 const）作为 constexpr 函数调用的实参。当 constexpr 或 consteval 函数在编译时被求值时，所有函数参数和局部变量的值必须为编译器所知（否则无法在编译时完成求值）。因此在此特殊语境下，C++ 允许将这些值作为 constexpr 函数调用的实参，且该 constexpr 函数调用仍可在编译时完成求值。
#include <iostream>
constexpr int goo(int c) // goo() is now constexpr
{
return c;
}
constexpr int foo(int b) // b is not a constant expression within foo()
{
return goo(b); // if foo() is resolved at compile-time, then `goo(b)` can also be resolved at compile-time
}
int main()
{
std::cout << foo(5);
return 0;
}
在上例中，foo(5) 可能在编译时被求值，也可能不会。若被求值，编译器便知 b 的值为 5。即使 b 不是 constexpr，编译器仍可将 goo(b) 的调用视为 goo(5) 并进行编译时求值。若 foo(5) 在运行时解析，则 goo(b) 也将在运行时解析。
constexpr 函数能否调用非 constexpr 函数？
答案是肯定的，但仅限于常量表达式函数在非常量上下文中被求值时。当常量表达式函数在常量上下文中求值时（此时常量表达式函数无法产生编译时常量值），禁止调用非常量表达式函数，否则将引发编译错误。
允许调用非常量表达式函数，是为了使常量表达式函数能够执行如下操作：
#include <type_traits> // for std::is_constant_evaluated
constexpr int someFunction()
{
if (std::is_constant_evaluated()) // if evaluating in constant context
return someConstexprFcn();
else
return someNonConstexprFcn();
}
现在考虑这个变体：
constexpr int someFunction(bool b)
{
if (b)
return someConstexprFcn();
else
return someNonConstexprFcn();
}
只要someFunction(false)从未在常量表达式中被调用，此写法即为合法。
顺带一提...
在C++23之前，C++标准规定constexpr函数必须至少有一组实参返回constexpr值，否则在技术上属于语法错误。在constexpr函数中无条件调用非constexpr函数会导致该constexpr函数成为语法错误。但编译器无需对此类情况生成错误或警告——因此除非在常量上下文中调用此类常量表达式函数，否则编译器通常不会报错。C++23中已废除该要求。
为获得最佳效果，建议采取以下做法：
- 尽可能避免在 constexpr 函数内部调用非 constexpr 函数。
- 若您的 constexpr 函数需要在常量上下文与非常量上下文中表现不同行为，请使用 if (std::is_constant_evaluated())（C++20）或 if consteval（C++23 及更高版本）进行条件判断。
- 始终在常量上下文中测试 constexpr 函数，因为它们在非常量上下文中调用时可能正常工作，但在常量上下文中却可能失败。
何时应将函数声明为 constexpr？
一般而言，若函数可作为必需常量表达式的一部分进行求值，则应将其声明为 constexpr。
纯函数pure function是指满足以下条件的函数：
- 当给定相同实参时，该函数始终返回相同的返回结果
- 该函数不产生副作用（例如：不改变静态局部或全局变量的值，不进行输入或输出等）。
纯函数通常应声明为constexpr。
顺带一提……
常量表达式函数不必总是纯函数。在C++23中，常量表达式函数可以使用并修改静态局部变量。由于静态局部变量的值在函数调用间保持不变，修改静态局部变量被视为副作用。
话虽如此，若你的程序很简单或属于一次性代码，即使未将函数声明为常量表达式，世界也不会因此终结。但愿如此。
最佳实践
除非存在特殊原因，否则凡是可作为常量表达式进行求值的函数，都应声明为 constexpr（即使当前尚未如此使用）。
无法作为必需常量表达式的一部分进行求值的函数不应标记为 constexpr。
为什么不是所有函数都标记为 constexpr？
不应将函数标记为 constexpr 的原因包括：
- constexpr 标记表示该函数可用于常量表达式中。若函数无法作为常量表达式的一部分进行求值，则不应标记为 constexpr。
- constexpr是函数接口的一部分。一旦函数被标记为constexpr，它就能被其他constexpr函数调用，或用于需要常量表达式的场景。后期移除constexpr标记将导致相关代码失效。
- constexpr函数的调试难度更高，因为调试器无法在其中设置断点或执行单步调试。
为什么要在函数实际未在编译时求值的情况下使用 constexpr 声明？
新手程序员有时会问：“为什么要在函数仅在运行时被调用（例如因函数调用实参为非 const）的情况下使用 constexpr 声明？”
原因有几点：
- 使用 constexpr 几乎没有弊端，反而可能帮助编译器优化程序，使其更小更快。
- 当前虽未在编译时可求值的上下文中调用该函数，但当你修改或扩展程序时，仍可能在该上下文中调用它。若未提前声明为 constexpr，待实际调用时可能忽略此操作，从而错失性能优化机会。或者当你需要在要求常量表达式的上下文中使用返回值时，可能被迫在后期添加 constexpr 标记。
- 重复实践有助于巩固最佳实践。
在非简单项目中，应以函数可能被复用（或扩展）的思维模式进行设计。每次修改现有函数都存在破坏功能的风险，这意味着需要重新测试，耗费时间精力。多花一两分钟“一次做好”往往更划算，避免日后重复修改（及测试）。
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