显式常量求值表达式：constexpr与consteval为何存在行为差异？

示例代码 #

#include <iostream>
#include <string_view>

[[nodiscard]] constexpr std::string_view DispCExpr(int) noexcept {
    if (std::is_constant_evaluated()) {
        return "consteval\n";
    } else {
        return "not consteval\n";
    }
}

[[nodiscard]] consteval std::string_view DispCEval(int) noexcept {
    // in consteval function std::is_constant_evaluated() is always true
    if (std::is_constant_evaluated()) {
        return "consteval\n";
    } else {
        return "not consteval\n";
    }
}

int main(int argc, char**) {
    constexpr std::string_view sv1 = DispCExpr(2);
    std::cout << sv1;  // constant evaluated
    std::string_view sv2 = DispCExpr(2);
    std::cout << sv2;  // not constant evaluated!
    std::string_view sv3 = DispCEval(2);
    std::cout << sv3;  // constant evaluated!
    // KO: normal argc not known at compile time
    // std::string_view sv4 = DispCEval(argc);
    // std::cout << sv4;  // constant evaluated
}

行为差异的核心原因 #

1. sv2的运行时求值逻辑

constexpr函数的常量求值是可选触发的，只有当函数调用属于**显式常量求值表达式（manifestly constant-evaluated）**时，编译器才会强制在编译期计算结果：

• 显式常量求值场景包括：初始化constexpr/constinit变量、static_assert的参数、constexpr if的条件、模板实参推导等。
• 用编译期常量调用constexpr函数初始化非constexpr变量时，不属于显式常量求值场景——C++标准允许编译器选择运行时执行该函数，此时std::is_constant_evaluated()返回false，因此输出not consteval。

2. sv3的强制编译期求值逻辑

consteval函数的定义本身就带有强制常量求值的约束：

• 任何consteval函数的调用都必须在编译期完成常量求值，编译器会直接拒绝无法在编译期计算的调用（比如用argc这类运行时参数调用）。
• 在consteval函数内部，std::is_constant_evaluated()永远返回true，因为这类函数的执行上下文必然是编译期常量求值环境。

显式常量求值的关键区别 #

显式常量求值表达式是标准明确规定必须在编译期计算的场景，constexpr函数只有被用于这类场景时才会进入常量求值模式；而consteval函数的所有调用都属于显式常量求值，因此无论使用场景如何，都会触发编译期计算。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Oersted