什么是 if constexpr 语句？为什么要引入？

看代码：

#include <iostream>

void func(const std::string& param) {
    if (false) {
        std::cout << param * 2 << std::endl;
    }
}

int main() {
    std::string n{"nice"};
    func(n);
}

编译上述代码会报错，因为 std::string 没有实现 * 运算符。

可是我都把相关语句放到 if (false) 里了，压根就不会执行，为什么还会报错呢？

因为对条件的判断是在程序运行时进行，而对语法的检查是在编译时进行，编译时通不过，那就更遑论运行了。

听说，使用if constexpr语句可以在编译时进行条件判断，如果条件分支为 false 则该分支的代码将从函数中删除。使用if constexpr语句，那么还有上述问题吗？

#include <iostream>

void func(const std::string& param) {
    if constexpr (false) {
        std::cout << param * 2 << std::endl;
    }
}

int main() {
    std::string n{"nice"};
    func(n);
}

依然有，会有相同的报错。为什么？因为上面的函数func不是模板函数。cppreference 原文：

Outside a template, a discarded statement is fully checked. if constexpr is not a substitute for the #if preprocessing directive

如果非模板，被丢弃的语句会被完全检查。if constexpr 并不是 #if 预处理指令的替代品。 *

改为下面这样，程序就可以正常运行了：

#include <iostream>

template <typename T>
void func(const T& param) {
    if constexpr (false) {
        std::cout << param * 2 << std::endl;
    }
}

int main() {
    std::string n{"nice"};
    func(n);
}

但这样的程序除了演示语法之外并没有什么用。改写程序让它有点用吧：

/*
 * 如果传递给 func() 的参数类型为数值，则将参数乘以2后打印出来，否则直接将参数打印出来。
 */
#include <iostream>

template <typename T>
void func(const T& param) {
    if constexpr (std::is_arithmetic_v<T>) {
        std::cout << param * 2 << std::endl;
    } else {
        std::cout << param << std::endl;
    }
}

int main() {
    int m {21};
    func(m);

    std::string n{"nice"};
    func(n);
}

例子使用 if constexpr 代替模板专门化

更新 [[2024-06-24]] 14:26

想使用函数模板render()渲染多个类，打印它们的数据成员。

初始代码如下：

#include <iostream>

struct Tree {
  std::string description{"Tree"};
};

struct Rock {
  std::string description{"Rock"};
};

struct Monster {
  std::string name{"Monster"};
};

template <typename T>
void render(const T& object) {
  std::cout << "rendering a "
    << object.description << '\n';
}

int main() {
  render(Tree{});
  render(Rock{});
  render(Monster{}); // error
}

Monster类与其他类不同，在渲染到它的时候会编译出错，因为它的成员变量不是description而是name。一种解决办法是添加函数模板render()针对该Monster类的专门化（specialization），代码如下：

template <>
void render<Monster>(const Monster& object) {
  std::cout << "rendering a "
    << object.name << '\n';
}

函数模板专门化会让代码变长，可能产生代码冗余。

对于上面的例子，另一种解决办法是使用 if constexpr 语句和类型特征（type traits）。修改函数模板render()。

template <typename T>
void render(const T &object) {
  if constexpr (std::is_same_v<T, Monster>) {
    std::cout << "rendering a " << object.name << '\n';
  } else {
    std::cout << "rendering a " << object.description << '\n';
  }
}

对于只有很少几处代码有变化的程序，用第二种方法看起来更合适。

什么是 if constexpr 语句？为什么要引入？

例子 使用 if constexpr 代替模板专门化

参考

例子使用 if constexpr 代替模板专门化