Короткий ответ:
- Потому что
consteval auto foo(auto x)
является эквивалентом
template<typename T>
consteval auto foo(T x)
, а не
template<auto x>
consteval auto foo()
. Потому что правило для интерпретации auto-аргументов (placeholder-type-specifier), не зависит от наличия спецификатора consteval перед функцией. См. 9.3.3.5.18
- пример:
consteval void func(int n) {
static_assert( n>=0 ); // expression did not evaluate to a constant
}
должен порождать ошибку, независимо от того вызываем ли мы функцию func вообще, и с какими аргументами. см. https://stackoverflow.com/questions/57226797/will-consteval-allow-using-static-assert-on-function-arguments
Потому что immediate function, это тоже function и проверка, что они не-illformed (т.е. что их можно скомпилировать.) производится при обработке тела функции, а не в момент вызова.
Развернутый ответ:
Заметим, что constexpr функции порождают по сути две функции: одну которая будет работать в run-time с произвольными аргументами, и одну которая будет работать с конкретными значениям в compile-time (immediate function).
consteval - обязаны порождать только compile-time функцию (immediate function), но требования и порядок компиляции для них, по сравнению с constexpr, неизменен. Cм. 9.2.5. [dcl.constexpr]
Есть дополнительные требования по использованию consteval, которые гарантируют, что компилятор всегда сможет вычислить результат функции как константное выражение.
Я не нашел, пункта, в котором указано что constexpr/consteval функции должны удовлетворять требованиям к обычным функциям. (Есть только ряд дополнительных требований, общих для consteval и constexpr: 9.2.5.3.) Видимо, это подразумевается, поскольку это тоже функции. Для constexpr это требование совершенно необходимо, поскольку они должны иметь возможность породить обычную (вызываемую в run-time) функцию.
Упростим ваш пример:
template<typename T>
consteval auto bar(T x) {
static_assert(x == x);
}
...
bar(42);
При компиляции для нас значимы три стадии:
- проверка шаблона функции (подстановка имен, независящих от типов аргументов)
- инстанционирование шаблона для конкретного типа (суть, компиляция). Именно на этом этапе будет проверен static_asset.
- подстановка конкретного константного значения и вычисление результата для него.
Если стадия 2 не будет выполнена, то до 3 дело не дойдет.
Хотя продукт стадии 2 (скомпилированное тело функции), в случае consteval, нам и ненужен.
Хотя мы понимаем, что x==x
всегда верно для всех встроенных типов (кроме double), тем не менее встроенный оператор == может вернуть конкретное значение на этапе компиляции, только если знает (на этапе компиляции) значения аргументов сравнения. Для произвольных значений аргументов, проверка того, что результат одинаков во всех случаях - разумным образом неразрешима (только перебрать все возможные комбинации аргументов). Поэтому, компилятор выдает ошибку на стадии 2. В тексте сообщения он будет ссылаться на строку bar(42);
, поскольку конкретный тип аргумента станет известен только в этой строке, но это не стадия 3 (подстановка значения), как может показаться.
Заметим, что некоторые выражения, например sizeof(x)
, выдадут константное значение на шаге 2, поэтому их можно использовать в static_assert.
Почему работает с лямбдами?
В случае лямбды, вы фактически спрятали значение внутрь типа.
Поскольку в лямбде ничего не захватывается, и возвращаемое значение ни от чего не завист, то operator()
является constexpr. Т.е. выражением x()
так же не зависит только от конкретного значения переданного в функцию, также как и в случае sizeof(x)
.
Т.е. ваше решение - легальное, но неудобное.
Как исправить код, "чтобы работало"?
template<auto x>
consteval auto bar() {
static_assert(foo(x) == x);
}
...
bar<42>(); // ok
Здесь, значения x известны уже на стадии 2.
Или так:
consteval auto bar(auto x) {
return foo(x) == x;
}
...
static_assert( bar(42) ); // ok
Здесь static_assert-проверка будет выполнена уже после стадии 3.
constexpr
, если они исполняют контрактconstexpr
. Параметры функции не будут являться constant expression. Вот