为何constexpr模板函数调用非constexpr函数可编译而非模板版不行？

咱们先拆解你遇到的场景，结合代码和报错来分析：

首先看你给出的核心代码片段：

template<class T> void set(T& x){ x++; }
template<class T> constexpr void foo(T& x){ set<T>(x); }
constexpr void bar(int& x){ set<int>(x); }
void bar(){ int x = 5; foo(x); bar(x); }

编译器报错的是constexpr void bar(int&)这个函数——它是非模板的constexpr函数，编译器在解析它的定义时就会严格执行constexpr的规则：函数内部的所有操作必须能在编译期完成。而set<int>不是constexpr函数，所以直接触发错误，这完全符合预期。

而foo是constexpr模板函数，这里有两个关键规则在起作用，让它能正常编译：

1. 模板的延迟实例化特性 #

模板函数的定义本身只是一个"蓝图"，编译器不会在看到它的时候就检查内部逻辑是否符合constexpr要求——只有当它被实际调用（或显式实例化）时，才会根据传入的模板参数生成具体的函数实例。也就是说，foo的定义本身不会被提前校验，只有你调用foo(x)（也就是实例化foo<int>）时，编译器才会去检查这个具体实例的合法性。

2. constexpr模板函数的"弹性规则" #

C++标准对constexpr模板函数的要求是：只要存在至少一组模板参数，能让函数实例满足constexpr的所有要求，整个模板就是合法的。对于那些不满足constexpr要求的参数实例（比如这里的foo<int>，因为调用了非constexpr的set<int>），这个实例会自动退化为普通的非constexpr函数——它仍然可以被正常调用，只是不能用于编译期常量表达式的场景。

回到你的代码，虽然foo<int>不能作为constexpr函数使用，但因为foo是模板，编译器允许它存在这样的实例，只要理论上存在其他模板参数能让它成为合法的constexpr函数（比如如果有一个constexpr版本的set特化，或者传入支持编译期操作的类型），所以foo的定义本身是合法的，调用它也没问题。

补充：关于编译优化的差异 #

你后来补充的代码里，foo被优化为直接inline调用set，而foo2保留了独立的函数调用，这是因为constexpr函数（包括模板实例）隐含了inline属性，编译器会优先尝试将其inline展开；而普通的foo2模板函数没有这个隐含属性，默认情况下编译器可能不会inline它（除非手动添加inline或开启更高优化等级）。

看你给出的编译结果：

void set<int>(int volatile&):
        ldr r3, [r0]
        add r3, r3, #1
        str r3, [r0]
        bx lr
void foo2<int>(int&):
        push {r4, lr}
        bl void set<int>(int volatile&)
        pop {r4, lr}
        bx lr
bar():
        push {r4, lr}
        sub sp, sp, #8
        add r4, sp, #8
        mov r3, #5
        str r3, [r4, #-4]!
        mov r0, r4
        bl void set<int>(int volatile&)  // foo<int>被inline直接调用set
        mov r0, r4
        bl void foo2<int>(int&)  // foo2<int>保留了函数调用
        add sp, sp, #8
        pop {r4, lr}
        bx lr

这里的差异完全是inline属性导致的优化策略区别，和函数是否为constexpr模板没有功能上的关联。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alex R.