consteval成员函数中使用int成员作为模板参数的编译问题

问题重现 #

我尝试将constexpr对象的int成员用作模板参数，思路是创建constexpr Symbol对象并将其转换为对应ID的SymbolRef，代码如下：

template<int Id>
struct SymbolRef { };

struct Symbol {
  int const id_;

  consteval Symbol() : id_(1) { }

  template<int Id>
  consteval operator SymbolRef<Id>() const
  {
    return SymbolRef<id_>{};
  }
};

编译时触发Clang错误：

error: non-type template argument is not a constant expression
   12 |     return SymbolRef<id_>{};
      |                      ^~~
<source>:12:22: note: implicit use of 'this' pointer is only allowed within the evaluation of a call to a 'constexpr' member function

明明用的是consteval函数，这个提示看起来完全不适用。我理解如果是constexpr成员函数，这段代码确实不合法，但为什么consteval也会报错？

补充：修改为显式使用this->id_后，GCC可以正常编译，但Clang仍然报错：

template<int Id>
struct SymbolRef { };

struct Symbol {
  int const id_;

  consteval Symbol() : id_(1) { }

  template<int Id>
  consteval operator SymbolRef<Id>() const
  {
    return SymbolRef<this->id_>{};
  }
};

问题分析 #

这本质是编译器对C++20 consteval规则的实现差异：

• 根据C++20标准，consteval函数要求所有调用必须在编译期完成，且调用时*this必须是一个常量表达式对象。因此，不管是隐式的id_（等价于this->id_）还是显式的this->id_，都应该属于常量表达式，符合非类型模板参数的要求。
• Clang的错误提示存在误导性，它错误地套用了constexpr成员函数的规则（在constexpr函数中，隐式使用this指针的场景受限），但consteval函数的约束更严格，同时也赋予了this指针更强的常量性。
• GCC对显式this->id_的支持，说明它正确识别了consteval上下文里this的常量属性；而Clang的行为属于实现上的不完整甚至bug。

结论 #

你的猜测是对的：这是编译器实现的问题，Clang的行为不符合C++20标准的预期，正确的行为应该是无论是否显式写this->，代码都能正常编译。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Carlo Wood