noexcept表达式中的短路求值失效问题咨询

示例代码 #

// g++ main.cpp -std=c++23

#include <type_traits>

using namespace std;

template<typename P>
concept pointer_like = is_pointer_v<P> || requires (P p) { p.operator ->(); };

template<pointer_like P>
constexpr auto func(P p)
    noexcept(is_pointer_v<P> || noexcept(p.operator ->())) // error: 'int *' doesn't have 'operator ->'
{
    if constexpr (is_pointer_v<P>)
        return p;
    else
        return p.operator ->();
}

int main() {
    int i = 0;
    auto pi = func(&i); // error originates here
}

问题描述 #

在上述代码的noexcept说明符中，is_pointer_v<P> || noexcept(p.operator->())未按预期执行短路求值：当P为指针类型时，is_pointer_v<P>为true，但编译器仍会检查p.operator->()的合法性，导致编译错误。用户预期此时应跳过对operator->()的检查，询问这是否属于C++标准的疏漏。

解答 #

这不是C++标准的疏漏，而是noexcept表达式与if constexpr的求值规则存在本质差异：

• if constexpr是模板特化的一种形式，编译期会完全丢弃不成立分支的代码，不会检查其合法性；
• 而noexcept表达式是一个常量表达式，模板实例化时，表达式中的所有子表达式都必须是合法的语法——哪怕逻辑上短路，编译器仍会检查每一部分的语法有效性。原代码中，当P为指针时，p.operator->()本身是非法语法，因此直接触发编译错误。

解决方法

将对operator->()的noexcept判断包裹在requires表达式中，利用requires的规则（表达式不合法时仅返回false，而非编译错误），同时结合逻辑短路实现预期行为：

// g++ main.cpp -std=c++23

#include <type_traits>

using namespace std;

template<typename P>
concept pointer_like = is_pointer_v<P> || requires (P p) { p.operator ->(); };

template<pointer_like P>
constexpr auto func(P p)
    noexcept(
        is_pointer_v<P> || 
        requires(P p) { noexcept(p.operator ->()); }
    )
{
    if constexpr (is_pointer_v<P>)
        return p;
    else
        return p.operator ->();
}

int main() {
    int i = 0;
    auto pi = func(&i); // 正常编译
}

这里requires(P p) { noexcept(p.operator->()); }会在P支持operator->()时，判断该操作是否为noexcept；若P是指针类型，该requires表达式仅返回false，但不会触发编译错误，结合左边的is_pointer_v<P>为true，整个noexcept条件最终为true，符合预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者DoZerg