带consteval关键字的Lambda在GCC/MSVC报错，LLVM可编译，谁合规？

测试代码 #

#include <string>
#include <string_view>

int main() {
    static constexpr auto enlarge =
        [](std::string&& target, std::size_t const new_size) consteval {
            auto const old_size = target.size();
            if(new_size < old_size) {
                throw "new size is smaller then old size";
            }
            target.resize(new_size);
            target[old_size] = 0;
            return target.c_str();
        };

    using namespace std::literals;
    static_assert(enlarge("test"s, 32) == "test"sv);
}

编译现象 #

• MSVC 19.33：报错提示即时函数调用不是常量表达式，且存在类型转换问题
• GCC 12.2：报错提示该表达式不是常量表达式，原因是引用了operator new的结果
• LLVM 16（搭配libc的clang）：可正常编译
• 移除Lambda的consteval关键字后，三个编译器均可正常编译
• 补充：clang++ 16搭配libstdc++ 12.2时，无论是否添加consteval，都会报错静态断言表达式不是整型常量表达式

问题分析与结论 #

LLVM（搭配libc++）的编译行为不符合C++标准，GCC和MSVC的报错是正确的，原因如下：

1. consteval与constexpr的核心差异：
   consteval函数要求所有调用都必须是合法的常量表达式，而constexpr函数仅要求存在至少一组实参能让它在常量表达式中执行，单个调用不一定必须满足常量表达式要求。
2. 常量表达式中动态内存的规则：
   C++标准允许在常量表达式中进行动态内存分配，但要求分配的内存必须在常量表达式求值结束前完全释放，否则整个表达式就不是合法的常量表达式。
3. 本案例的违规点：
   代码中enlarge函数返回target.c_str()，这是指向临时std::string对象内部缓冲区的指针。临时std::string对象的生命周期在static_assert的表达式求值结束后才会结束，意味着缓冲区的内存在常量表达式求值完成后仍未释放，违反了上述标准规则。因此这个consteval函数的调用本身就不是合法的常量表达式，GCC和MSVC的报错符合标准要求。
4. 移除consteval后的情况：
   移除consteval后，Lambda会自动成为constexpr Lambda（满足constexpr函数的要求），此时static_assert中的调用不需要强制是常量表达式（编译器会在运行时处理该逻辑），因此三个编译器都能正常编译。
5. clang搭配libstdc的情况：
   libstdc++对std::string的constexpr实现更为严格，不允许在常量表达式上下文中进行此类动态内存操作，因此无论是否添加consteval都会报错，这也是符合标准的行为。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Benjamin Buch