如何在不使用临时变量的情况下，实现constexpr运算符的混合编译期与运行期求值？

这确实是个很有意思的问题——既要保持运算符链式调用的简洁性，又要让能在编译期算的部分自动constexpr求值，不用手动拆分代码。我之前也遇到过类似的场景，这里有两个可行的解决方案：

方案1：用带编译期标记的模板类实现自动区分 #

核心思路是通过模板参数标记对象是否为编译期常量，然后针对不同类型的操作数重载operator+，让编译期常量之间的运算返回编译期对象，编译期对象与运行期对象的运算则自动切换为运行期求值。这样链式调用时，前面的编译期运算会被标准保证地在编译期完成，后续和运行期变量的运算自然过渡到运行期，完全不用手动拆分表达式。

constexpr int fact(int N) { return N ? N * fact(N - 1) : 1; }

// 模板类：IsConstExpr标记是否为编译期常量，CompileTimeVal仅在IsConstExpr=true时生效
template <bool IsConstExpr = false, int CompileTimeVal = 0>
struct A {
    int d;

    // 编译期对象的构造函数：直接使用模板参数的常量值
    constexpr A() requires(IsConstExpr) : d(CompileTimeVal) {}
    // 运行期对象的构造函数：接受运行期输入
    constexpr A(int val) : d(val) {}

    // 编译期对象 + 编译期对象：返回新的编译期对象，结果在编译期计算完成
    constexpr auto operator+(const A<true, OtherVal>& other) const requires(IsConstExpr) {
        constexpr int sum = CompileTimeVal + OtherVal;
        return A<true, fact(sum)>{};
    }

    // 编译期对象 + 运行期对象：返回运行期对象，编译期部分已提前计算好
    constexpr A<false> operator+(const A<false>& other) const requires(IsConstExpr) {
        // CompileTimeVal是编译期常量，这里的fact参数里，常量部分已经确定，只需要运行期计算和x的部分
        return A<false>{ fact(CompileTimeVal + other.d) };
    }

    // 运行期对象 + 任何对象：返回运行期对象，全程运行期计算
    constexpr A<false> operator+(const auto& other) const requires(!IsConstExpr) {
        return A<false>{ fact(d + other.d) };
    }
};

// 辅助函数，简化编译期对象的创建（比直接写A<true, N>{}更直观）
template <int N>
constexpr auto make_constexpr_A() {
    return A<true, N>{};
}

int main() {
    int x;
    cin >> x;

    // 创建编译期常量对象a和b
    constexpr auto a = make_constexpr_A<2>();
    constexpr auto b = make_constexpr_A<3>();
    // 创建运行期对象c
    A<false> c{x};

    // 链式调用完全保留：a+b在编译期求值为fact(5)=120，然后和c的运算在运行期执行
    A<false> u = a + b + c;

    // 依然无法创建constexpr的v（符合预期，因为c是运行期变量）
    // constexpr auto v = a + b + c; // 编译错误
}

方案2：依赖编译器的常量折叠优化（非标准保证） #

如果你的项目可以依赖编译器优化（比如GCC、Clang、MSVC的-O2或更高优化级别），原代码中的a + b部分其实大概率会被编译器在编译期计算为常量，即使整个a + b + c表达式是运行期求值的。不过这种方式是编译器的优化行为，不是C++标准强制要求的，如果你需要标准保证的编译期求值，还是优先选方案1。

为什么consteval不行？ #

consteval强制要求函数必须在编译期求值，所以只要链式表达式中有运行期变量（比如c），整个调用都会因为无法满足编译期求值要求而编译失败，这显然不符合你“部分编译期、部分运行期”的需求。另外你提到的“无法两次重载”其实是可以的——只要重载的参数类型不同（比如区分编译期和运行期对象），就能让重载决议正确生效，这也是方案1的核心逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者WhatsUp