如何在constexpr场景中使用枚举类型？解决编译报错问题

问题重现 #

你编写的代码及编译错误如下：

#include <iostream>

enum Color
{
   BLUE, RED
};

template <typename T>
auto Test(Color color, T etc)
{
    if constexpr (color == RED)
    {
        int x = 1;
    }
}

int main(){
    Test(RED, "abc");
}

编译报错：error: ‘color’ is not a constant expression

为什么枚举是常量还会报错？ #

枚举值（比如RED）本身确实是编译期常量，但函数参数color是运行时变量——哪怕它的类型是枚举，当你把RED作为实参传给Test函数时，color只是一个存储了RED值的普通变量，编译器无法在编译期确定它的最终值（比如你完全可以在其他地方调用Test时传入BLUE，甚至通过强制类型转换传入非法枚举值）。而if constexpr要求条件必须是编译期可确定的常量表达式，所以这里会触发报错。

如何在constexpr场景中正确使用枚举？ #

有两种常用的解决方案：

1. 将枚举作为模板非类型参数 #

把枚举值作为模板参数传入，编译器在实例化模板时就能确定其值，完全符合if constexpr的要求：

#include <iostream>

enum Color
{
   BLUE, RED
};

// 把Color作为模板非类型参数
template <Color color, typename T>
auto Test(T etc)
{
    if constexpr (color == RED)
    {
        int x = 1;
        std::cout << "执行RED分支逻辑\n";
    }
    else
    {
        std::cout << "执行BLUE分支逻辑\n";
    }
}

int main(){
    Test<RED>("abc");  // 调用RED分支的模板实例
    Test<BLUE>("def"); // 调用BLUE分支的模板实例
}

2. 使用consteval函数（C++20及以上） #

consteval关键字强制函数必须在编译期求值，此时传入的实参必须是编译期常量表达式，函数内的color参数也会被视为编译期常量：

#include <iostream>

enum Color
{
   BLUE, RED
};

// consteval函数强制编译期执行
consteval auto Test(Color color, auto etc)
{
    if constexpr (color == RED)
    {
        int x = 1;
        std::cout << "执行RED分支逻辑\n";
    }
}

int main(){
    Test(RED, "abc"); // 合法，RED是编译期常量
    // Test(static_cast<Color>(1), "abc"); // 非法，强制转换结果不是常量表达式
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Cesar