成员函数的constexpr、const引用返回及const限定是否独立无冗余？

使用命令g++ -std=gnu++17 -Werror -Wall -Wextra编译以下代码无警告：

struct Mutable {
  int x;
};

class State {
public:
  constexpr const Mutable &Immutable() const {
    return mutable_;
  }

private:
  Mutable mutable_;
} state_instance;

已知该函数签名中的三个特性含义分别为：

• constexpr：表示成员函数可在编译期求值
• 第一个const：表示返回的引用不能用于修改所引用的对象
• 第二个const：表示成员函数承诺不修改任何非mutable成员变量

问题：这三个特性是否相互独立？是否存在冗余？ #

此问题与以下Stack Overflow问题不同，后者未涉及返回引用的const性：

• 非const constexpr成员函数的使用场景？
• 非const成员函数上添加constexpr有什么用？
• 将setter函数标记为constexpr的目的是什么？

结论：三个特性完全独立，无冗余 #

三个特性分别承担不同的语义约束，彼此没有强制绑定关系，不存在冗余：

1. constexpr：编译期求值能力
   该关键字的核心是赋予函数编译期计算的可能性，只要函数实现和调用场景符合编译期求值要求，就可以在编译阶段完成计算。它和另外两个const没有必然联系：

   • 可以存在非const的constexpr成员函数（用于在编译期修改对象内部状态）；
   • 也可以存在不带constexpr的const成员函数（仅能在运行期调用）。

2. 返回值的const（const Mutable &）：返回引用的只读约束
   这个const修饰的是返回的引用类型，直接限制调用者无法通过该引用修改指向的Mutable对象。它和成员函数的const、constexpr相互独立：

   • 非const成员函数也可以返回const引用；
   • const成员函数语法上允许返回非const引用（尽管这通常违背const成员函数的设计语义）；
   • constexpr函数对返回值是否为const没有强制要求。

3. 成员函数后的const：只读成员函数承诺
   这个const标记表示该成员函数不会修改类的任何非mutable成员变量，同时函数内部的this指针为const类型。它和另外两个特性独立：

   • const成员函数可以不标记constexpr；
   • 非const成员函数也可以返回const引用；
   • constexpr成员函数可以是非const的，用于编译期修改对象状态。

三者组合起来，实现的是「可在编译期调用、不会修改类内部状态、且返回只读引用」的精准语义，每个特性都有不可替代的作用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者avigt