关于函数f：模板变量b的非类型模板实参替换约束表达式是否为有效常量表达式？

代码示例 #

struct s { static constexpr bool v = true; };
template<auto> inline constexpr bool b = true;
constexpr bool f(auto x) requires b<x.v> { return true; }
static_assert(f(s{})); // clang 编译通过，gcc 报错，msvc 编译通过

GCC错误信息 #

<source>:3:36: error: missing template arguments before '<' token
    3 | constexpr bool f(auto x) requires b<x.v> { return true; }
      |                                    ^
<source>:3:36: error: expected initializer before '<' token
<source>:4:15: error: 'f' was not declared in this scope
    4 | static_assert(f(s{}));
      |               ^

问题解答 #

1. 该约束表达式是否为有效常量表达式？ #

是。当调用f(s{})时，函数参数x的类型为s，x.v引用的是s的静态constexpr成员变量，本身就是合法的常量表达式。用它作为非类型模板实参实例化模板变量b后，b<x.v>是值为true的常量表达式，完全满足约束要求。

2. C++20标准中的具体依据 #

根据C++20标准的 [temp.constr.atomic]/3 条款：

原子约束被满足的条件是，给定偏特化的模板实参，对应的谓词被满足。对于作为表达式的谓词，该表达式必须是求值为true的常量表达式。

同时，标准 [expr.const]/13 明确静态constexpr成员变量属于允许作为常量表达式结果的实体，因此x.v可以合法地作为非类型模板实参，进而b<x.v>成为符合要求的常量表达式约束。

GCC的报错属于编译器实现bug，clang和msvc的处理符合标准要求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者303