c++ - 在这个简单的例子中，为什么 std::optional 的赋值运算符不能用于编译时上下文？

Question

在编译器浏览器(以及阅读 cppref.com 上的 std::optional)半小时后，我放弃了。除了我不明白为什么这段代码不能编译之外，没什么好说的。有人请解释一下，如果有的话，也许可以告诉我一种解决方法？ 我在这里使用的 std::optional 的所有成员函数都是 constexpr，并且确实应该在编译时可计算，因为这里的可选类型 - size_t - 是原始标量类型。

#include <type_traits>
#include <optional>

template <typename T>
[[nodiscard]] constexpr std::optional<size_t> index_for_type() noexcept
{
    std::optional<size_t> index;
    if constexpr (std::is_same_v<T, int>)
        index = 1;
    else if constexpr (std::is_same_v<T, void>)
        index = 0;

    return index;
}
 
static_assert(index_for_type<int>().has_value());

https://godbolt.org/z/YKh5qT4aP

Answer 1

让我们简单一点:

constexpr std::optional<size_t> index_for_type() noexcept
{
    std::optional<size_t> index;
    index = 1;
    return index;
}

static_assert(index_for_type().has_value());

与 index = 1;你试图在 assignment operators 中调用的候选人是#4:

template< class U = T >
optional& operator=( U&& value );

请注意，这个候选不是最初制作的 constexpr在 C++20 中，它是最近的 DR ( P2231R1 )。 libstdc++ 尚未实现此更改，这就是您的示例无法编译的原因。到目前为止，它是完全正确的 C++20 代码。图书馆还没有完全跟上。

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Marek's 的原因建议作品:

constexpr std::optional<size_t> index_for_type() noexcept
{
    std::optional<size_t> index;
    index = size_t{1};
    return index;
}

static_assert(index_for_type().has_value());

是因为不是调用赋值运算符#4 (否则出于同样的原因它会继续不起作用，只是在这个实现中还不是 constexpr)，它切换到调用运算符 #3 (即 constexpr ):

constexpr optional& operator=( optional&& other ) noexcept(/* see below */);

为什么是这个？因为#4有这个约束:

and at least one of the following is true:

• T is not a scalar type;
• std::decay_t<U> is not T.

在这里，T是size_t (它是 optional 特化的模板参数)和 U是参数类型。在原来的情况下，index = 1 , U是int这使得第二个项目符号保持不变( int 实际上不是 size_t )因此这个赋值运算符是有效的。但是当我们把它改成index = size_t{1} , 现在 U变成 size_t , 所以第二个项目符号也是假的，我们失去了这个赋值运算符作为候选。

这留下了复制分配和移动分配作为候选，后者更好。移动任务是 constexpr在此实现中，它有效。

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当然，更好的实现仍然是避免赋值并且只是:

constexpr std::optional<size_t> index_for_type() noexcept
{
    return 1;
}

static_assert(index_for_type().has_value());

或者，在原来的函数中:

template <typename T>
[[nodiscard]] constexpr std::optional<size_t> index_for_type() noexcept
{
    if constexpr (std::is_same_v<T, int>) {
        return 1;
    } else if constexpr (std::is_same_v<T, void>) {
        return 0;
    } else {
        return std::nullopt;
    }
}

这工作得很好，即使在 C++17 中也是如此。