含C++17 constexpr if的模板结构体在MSVC编译失败的原因

问题重现 #

先看这段代码在不同编译器下的表现：

template <typename T> struct foo {
    constexpr auto operator()() const {
        if constexpr (constexpr auto test = true; test) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }
};
int main() {
    foo<int> bar{};
    bar();
    return 0;
}

• MSVC：编译失败，抛出错误C2065“'test': undeclared identifier”
• Clang：无任何警告，顺利编译通过
• GCC（开启-Wall）：提示警告warning: variable 'test' set but not used [-Wunused-but-set-variable]

已知能让代码在MSVC上编译通过的方法有：

• 移除foo的模板特性，将其改为普通结构体
• 移除constexpr修饰（要么去掉if constexpr的constexpr，要么去掉变量test的constexpr）
• 将test的定义移到if constexpr外部：constexpr auto test = true; if constexpr (test)

原因剖析 #

本质是MSVC对C++标准中**if constexpr初始化语句的作用域规则**实现存在偏差。

根据C++标准，if constexpr (初始化语句; 条件)这种形式里，初始化语句声明的变量，其作用域应该覆盖整个if-else结构。也就是说，test变量在else分支里也是可见的——不过在这个例子里，if constexpr的条件是编译期常量true，else分支会被编译器完全丢弃，理论上根本不会执行到else里的代码，也不会用到test。

但MSVC在这里犯了个错误：它错误地认为test的作用域只限于if分支内部。当它扫描到else分支时，就会判定test是未声明的标识符，从而抛出错误。而Clang和GCC则正确遵循了标准：它们既认可test的作用域覆盖整个if-else，又因为else分支被编译期丢弃，所以不会触发任何未声明的错误（GCC的警告只是提示变量被赋值但没实际使用，也侧面说明它认为test是合法存在的）。

再解释下为什么那些解决方法有效：

• 移除模板：当foo不是模板时，MSVC在编译阶段就能确定if constexpr的条件永远为true，直接把else分支丢弃，也就不会去检查test在else里的存在性了。
• 移除constexpr：如果换成普通if语句，或者变量test不是constexpr，MSVC对初始化语句的作用域处理就会和标准一致，不会出现误判。
• 把test移到外部：这样test的作用域明确覆盖整个if-else结构，MSVC能清晰找到这个变量，自然不会报错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Wes Toleman