Constant expressions

コンパイル時に評価可能な expression を定義します。

このような式は、定数テンプレート引数、配列サイズ、およびその他の定数式を必要とする文脈で使用できます。例えば、

int n = 1;
std::array<int, n> a1;  // エラー: 「n」は定数式ではありません
const int cn = 2;
std::array<int, cn> a2; // OK: 「cn」は定数式です

定義

式が定数式かどうかを判定する際、 copy elision は実行されないものと仮定されます。

C++98における定数式の定義は折りたたみボックス内に完全に含まれています。以下の説明はC++11以降のC++バージョンに適用されます。

リテラル型

以下の型はまとめて literal types と呼ばれます：

• possibly cv-qualified void
• スカラー型
• 参照型
• リテラル型の 配列
• 以下のすべての条件を満たす、possibly cv-qualified クラス型:

• これは trivial destructor (until C++20) constexpr destructor (since C++20) を持ちます。
• すべての非静的non-variantデータメンバと基底クラスが非volatileリテラル型です。
• 以下のいずれかの型です：

• 以下のいずれかの条件を満たす 集成体 共用体型:

• バリアントメンバーを持たない
• 非volatileリテラル型のバリアントメンバーを少なくとも1つ持つ

• 非共用体の集成体型で、その各 匿名共用体 メンバーが以下のいずれかの条件を満たすもの:

• バリアントメンバーを持たない
• 非volatileリテラル型のバリアントメンバーを少なくとも1つ持つ

• コピーコンストラクタまたはムーブコンストラクタではない constexpr コンストラクタ（テンプレート）を少なくとも1つ持つ型

リテラル型のオブジェクトのみが定数式内で作成できます。

コア定数式

core constant expression は、以下の言語構成のいずれかを評価 しない 式の評価のことです：

1. a function call expression that calls a function (or a constructor) that is not declared constexpr

   constexpr int n = std::numeric_limits<int>::max(); // OK: max() は constexpr
   constexpr int m = std::time(nullptr); // エラー: std::time() は constexpr ではない

2. a function call to a constexpr function which is declared, but not defined
3. a function call to a constexpr function/constructor template instantiation where the instantiation fails to satisfy constexpr関数/コンストラクタ requirements.
4. a function call to a constexpr virtual function, invoked on an object whose dynamic type is constexpr-unknown
5. an expression that would exceed the implementation-defined limits
6. an expression whose evaluation leads to any form of core language undefined または誤った (C++26以降) behavior, except for any potential undefined behavior introduced by 標準属性 .

   constexpr double d1 = 2.0 / 1.0; // OK
   constexpr double d2 = 2.0 / 0.0; // エラー: 未定義
   constexpr int n = std::numeric_limits<int>::max() + 1; // エラー: オーバーフロー
   int x, y, z[30];
   constexpr auto e1 = &y - &x;        // エラー: 未定義
   constexpr auto e2 = &z[20] - &z[3]; // OK
   constexpr std::bitset<2> a; 
   constexpr bool b = a[2]; // 未定義動作、検出されるかどうかは未指定

7. (C++17まで) a ラムダ式
8. an lvalue-to-rvalue 暗黙の変換 unless applied to...
   1. (possibly cv-qualified) 型の glvalue である std::nullptr_t
   2. 定数式で使用可能なオブジェクトを指す、非 volatile リテラル型の glvalue usable in constant expressions

      int main()
      {
          const std::size_t tabsize = 50;
          int tab[tabsize]; // OK: tabsize is a constant expression
                            // because tabsize is usable in constant expressions
                            // because it has const-qualified integral type, and
                            // its initializer is a constant initializer
          std::size_t n = 50;
          const std::size_t sz = n;
          int tab2[sz]; // Error: sz is not a constant expression
                        // because sz is not usable in constant expressions
                        // because its initializer was not a constant initializer
      }

   3. この式の評価内で生存期間が開始された非 volatile オブジェクトを参照する、非 volatile リテラル型の glvalue
9. an lvalue-to-rvalue 暗黙の変換 or modification applied to a non-active member of a union or its subobject (even if it shares a common initial sequence with the active member)
10. an lvalue-to-rvalue implicit conversion on an object 値が不定である
11. an invocation of implicit copy/move constructor/assignment for a union whose active member is mutable (if any), with lifetime beginning outside the evaluation of this expression
12. (C++20まで) an assignment expression that would change the active member of a union
13. conversion from voidへの void ポインタ to a pointer-to-object type T* ポインタがヌルポインタ値を保持しているか、またはその型が similar であるオブジェクトを指していない限り T (since C++26)
14. dynamic_cast オペランドがconstexpr-unknownな動的型を持つオブジェクトを参照するglvalueである (C++20以降)
15. reinterpret_cast
16. (C++20まで) pseudo-destructor call
17. (C++14まで) an increment or a decrement operator
18. (C++14以降) modification of an object, unless the object has non-volatile literal type and its lifetime began within the evaluation of the expression

    constexpr int incr(int& n)
    {
        return ++n;
    }
    constexpr int g(int k)
    {
        constexpr int x = incr(k); // エラー: incr(k) はコア定数式ではない
                                   // k の寿命が incr(k) 式の外側で
                                   // 始まっているため
        return x;
    }
    constexpr int h(int k)
    {
        int x = incr(k); // OK: x はコア定数式で初期化される
                         // 必要はない
        return x;
    }
    constexpr int y = h(1); // OK: y を値 2 で初期化する
                            // h(1) はコア定数式である。なぜなら
                            // k の寿命が式 h(1) の内側で始まるため

19. (C++20以降) a destructor call or pseudo destructor call for an object whose lifetime did not begin within the evaluation of this expression
20. a typeid expression applied to a glvalue of polymorphic type そのglvalueがconstexpr-unknownな動的型を持つオブジェクトを参照している場合 (C++20以降)
21. a new expression 以下のいずれかの条件が満たされない限り： (C++20以降)

    選択された allocation function は置換可能なグローバルな割り当て関数であり、割り当てられたストレージはこの式の評価内で解放される。	(C++20以降)
    選択された割り当て関数は割り当て型 T を持つ非割り当て形式であり、配置引数が以下のすべての条件を満たす: それが指すもの: T が配列型でない場合、 T と類似の型を持つオブジェクト、または T が配列型の場合、 T と類似の型を持つオブジェクトの最初の要素 それが指すストレージの存続期間がこの式の評価内で開始されたもの	(C++26以降)

22. a delete 式 この式の評価内で割り当てられた記憶領域を解放しない限り (C++20以降)
23. (C++20以降) Coroutines: an await式 or a yield式
24. (C++20以降) a 三方比較 when the result is unspecified
25. an equality or relational operator whose result is unspecified
26. (C++14まで) an assignment or a compound assignment operator
27. (C++26まで) throw式
28. (C++26から) 例外オブジェクトの構築（ただし、例外オブジェクトと、 std::current_exception または std::rethrow_exception の呼び出しによって作成されるすべての暗黙的なコピーが、この式の評価内で破棄される場合を除く）

    constexpr void check(int i)
    {
        if (i < 0)
            throw i;
    }
    constexpr bool is_ok(int i)
    {
        try {
            check(i);
        } catch (...) {
            return false;
        }
        return true;
    }
    constexpr bool always_throw()
    {
        throw 12;
        return true;
    }
    static_assert(is_ok(5)); // OK
    static_assert(!is_ok(-1)); // C++26からOK
    static_assert(always_throw()); // エラー: キャッチされない例外

29. asm宣言
30. va_arg マクロの呼び出し
31. goto 文
32. dynamic_cast または typeid 式 または new 式 (C++26から) が例外をスローする場合 例外型の定義が到達可能でない場合 (C++26から)
33. ラムダ式内での、 this またはそのラムダ外で定義された変数への参照（その参照がodr-useとなる場合）

    void g()
    {
        const int n = 0;
        constexpr int j = *&n; // OK: ラムダ式の外側
        [=]
        {
            constexpr int i = n;   // OK: 'n'はここではodr-usedされず、キャプチャもされない
            constexpr int j = *&n; // 不適格: '&n'は'n'のodr-useとなる
        };
    }

    odr-useがクロージャの関数呼び出しで行われる場合、それは this または外側の変数を参照しないことに注意（代わりにクロージャのデータメンバにアクセスするため） // OK: 'v' & 'm'はodr-usedされるが、ネストしたラムダ内の定数式では現れない // ネストしたラムダ内の定数式では現れない auto monad = [](auto v){ return [=]{ return v; }; }; auto bind = [](auto m){ return [=](auto fvm){ return fvm(m()); }; }; // 定数式評価中に作成された自動オブジェクトへのキャプチャはOK static_assert(bind(monad(2))(monad)() == monad(2)());

    (C++17から)

追加要件

式 E が上記のいずれにも該当しない場合でも、 E の評価が runtime-undefined behavior を引き起こす場合、 E がコア定数式であるかどうかは実装定義である。

式 E が上記のいずれも評価しない場合でも、 E の評価によって以下のいずれかが評価される場合、 E がコア定数式であるかどうかは未規定です：

• 標準ライブラリにおける未定義動作の操作。
• va_start マクロの呼び出し。

式がコア定数式であるかどうかを判定する目的において、 std:: allocator < T > のメンバ関数の本体の評価は、 T がリテラル型である場合には無視されます。

式がコア定数式であるかどうかを判定する目的において、トリビアルなコピー/ムーブコンストラクタまたはコピー/ムーブ代入演算子の呼び出しの評価は、 union のアクティブなメンバ（存在する場合）をコピー/ムーブすると見なされます。

式をコア定数式として評価する際、すべての識別子式および * this の使用で、そのオブジェクトまたは参照の寿命が式の評価の外側で始まったものを参照するものは、そのオブジェクトまたは参照の特定のインスタンスを参照するものとして扱われ、その寿命およびすべての部分オブジェクト（すべての共用体メンバーを含む）の寿命が定数評価全体を含むものとみなされます。

• そのようなオブジェクトが 定数式で使用可能 でない場合 (C++20以降) 、そのオブジェクトの動的型は constexpr-unknown となる。
• そのような参照が 定数式で使用可能でない場合 (C++20以降) 、その参照は、参照される型の不特定オブジェクトにバインドされているものとして扱われる。このオブジェクトとそのすべての部分オブジェクトの寿命は定数評価全体を含み、動的型はconstexpr-unknownである。

整数定数式

整数定数式 は、整数型またはスコープなし列挙型の式がprvalueに暗黙的に変換されたもので、変換された式がコア定数式であるものを指します。

クラス型の式が整数定数式が期待される文脈で使用される場合、その式は 文脈に応じた暗黙変換 によって整数型またはスコープなし列挙型へ変換されます。

変換済み定数式

変換済み定数式 は、型 T への 暗黙変換 が施された式であり、変換後の式が定数式であり、かつ暗黙変換シーケンスが以下のみを含む場合を指します：

• constexpr ユーザー定義変換
• 左辺値から右辺値への変換
• 整数プロモーション
• 非縮小 整数変換
• 浮動小数点プロモーション
• 非縮小 浮動小数点変換

また、いずれかの reference binding が行われる場合、それは direct binding のみとなります。

以下のコンテキストでは変換された定数式が必要です:

• case ラベル の constant-expression
• 基となる型が固定されている場合の 列挙子初期化子
• 整数型および列挙型 (C++17まで) の定数 テンプレート引数

型 bool の文脈的に変換された定数式 は、 bool へ文脈的に変換された 式であり、変換後の式が定数式であり、変換シーケンスが上記の変換のみを含むものです。

以下の文脈では、型 bool の文脈的に変換された定数式が必要です:

• noexcept 仕様

定数評価に必要な関数と変数

以下の式または変換は 潜在的に定数評価される 可能性があります：

• 明示的に定数評価される式
• 潜在的に評価される式
• 波括弧で囲まれた初期化子リスト の直接の部分式 ( 変換が縮小変換かどうかを判定する ために定数評価が必要な場合がある)
• テンプレート化されたエンティティ 内で現れるアドレス取得式 (そのような式が 値依存 かどうかを判定するために定数評価が必要な場合がある)
• 上記のいずれかの部分式であって、ネストされた 未評価オペランド の部分式ではないもの

関数は、constexpr関数であり、かつ定数評価される可能性のある式によって 名前が参照される 場合に、 定数評価のために必要 とされます。

変数は、それがconstexpr変数であるか、非volatileのconst修飾整数型または参照型であり、それを表す 識別子式 が定数評価される可能性がある場合、 定数評価に必要 とされます。

デフォルト化された関数の定義および 関数テンプレート 特殊化 または 変数テンプレート 特殊化 (C++14以降) のインスタンス化は、定数評価のためにその関数 または変数 (C++14以降) が必要とされる場合にトリガーされます。

定数部分式

定数部分式 とは、式 e の 部分式 として評価された場合に、 e が コア定数式 であることを妨げない式のことです。ただし、 e は以下のいずれかの式ではないものとします：

• throw 式

• 代入式
• コンマ式

注記

例

不具合報告

以下の動作変更の欠陥報告書は、以前に公開されたC++規格に対して遡及的に適用されました。

関連項目