为何非constexpr对象可调用constexpr operator()生成常量表达式？C++是否合规？

先看第一个可编译的例子：

#include <array>

struct Test
{
  constexpr int operator()(int i) const { return i * 2; }
};

int main() {
  Test test{};
  std::array<int, test(10)> arr{};
}

这个代码能编译的核心原因是：Test没有非静态成员变量，它的operator()是constexpr，且计算逻辑只依赖传入的参数i，完全不依赖对象自身的状态。此时即便test不是constexpr对象，编译器也能判定test(10)是核心常量表达式——因为调用这个函数不需要访问任何运行时才能确定的状态，对象本身默认构造后没有需要初始化的成员，编译期就能直接算出结果20。这完全符合C++标准，标准允许在常量表达式中使用这类不依赖运行时状态的非constexpr对象。

再看第二个无法编译的例子：

struct Test
{
  int member;
  constexpr Test(int member): member(member) {}
  constexpr int operator()(int i) const { return i * member; }
};

int main() {
  /* constexpr */ Test test{10};
  std::array<int, test(10)> arr{};
}

这里Test有成员变量member，operator()的计算依赖这个成员的值。如果test没有被声明为constexpr，编译器无法保证这个对象的member值在编译期是确定的——哪怕构造参数是字面量10，标准也要求必须显式用constexpr声明对象，才能确保它的状态是编译期常量。此时test(10)依赖非constexpr对象的成员，无法成为合法的常量表达式，自然不能作为std::array的模板参数（模板参数必须是编译期可求值的常量）。只有给test加上constexpr声明，编译器才能确认对象的状态在编译期完全确定，test(10)才能被当成常量表达式计算。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mati