if constexpr

if constexpr

if constexpr 是 C++17 引入的一个强大的特性，它允许在编译时根据条件选择性地编译代码块。与普通的 if 语句不同，if constexpr 的条件必须是一个编译时可计算的常量表达式（constexpr 表达式）。如果条件为 true，则编译器会编译对应的代码块；如果条件为 false，则对应的代码块会被忽略，不会生成任何代码。

语法

if constexpr 的语法与普通 if 语句类似，但关键字 if 后面必须加上 constexpr 修饰符：

if constexpr (条件) {
    // 如果条件为 true，则编译并执行此代码块
} else {
    // 如果条件为 false，则编译并执行此代码块（可选）
}

特点

1. 编译时条件判断：if constexpr 的条件必须是一个编译时可计算的常量表达式。这意味着条件的值在编译时必须已知。
2. 代码选择性编译：如果条件为 false，则对应的代码块不会生成任何代码，也不会产生任何运行时开销。
3. 模板元编程：if constexpr 特别适合在模板元编程中使用，可以根据模板参数的类型或值选择性地编译代码。

示例

示例 1：基于类型选择性编译

#include <iostream>
#include <type_traits>

template <typename T>
void print_type() {
    if constexpr (std::is_integral_v<T>) {
        std::cout << "Integral type" << std::endl;
    } else if constexpr (std::is_floating_point_v<T>) {
        std::cout << "Floating point type" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Other type" << std::endl;
    }
}

int main() {
    print_type<int>();       // 输出 "Integral type"
    print_type<double>();    // 输出 "Floating point type"
    print_type<std::string>(); // 输出 "Other type"
    return 0;
}

在这个例子中：

• print_type 是一个模板函数，使用 if constexpr 根据模板参数 T 的类型选择性地编译代码块。
• if constexpr 的条件是编译时可计算的，因此编译器会根据条件的值决定是否编译对应的代码块。

示例 2：基于值选择性编译

#include <iostream>

template <int N>
void print_value() {
    if constexpr (N > 0) {
        std::cout << "N is positive" << std::endl;
    } else if constexpr (N < 0) {
        std::cout << "N is negative" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "N is zero" << std::endl;
    }
}

int main() {
    print_value<10>();  // 输出 "N is positive"
    print_value<-5>();  // 输出 "N is negative"
    print_value<0>();   // 输出 "N is zero"
    return 0;
}

在这个例子中：

• print_value 是一个模板函数，使用 if constexpr 根据模板参数 N 的值选择性地编译代码块。
• if constexpr 的条件是编译时可计算的，因此编译器会根据条件的值决定是否编译对应的代码块。

优势

1. 提高代码可读性：if constexpr 使得模板元编程更加直观和易读，避免了复杂的 SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）技术。
2. 减少编译错误：通过选择性编译，可以避免在某些情况下编译器无法解析的代码，从而减少编译错误。
3. 优化性能：由于未满足条件的代码块不会生成任何代码，因此可以减少运行时的开销。

限制

1. 条件必须是编译时可计算的：if constexpr 的条件必须是一个 constexpr 表达式，不能依赖于运行时的值。
2. 不支持动态条件：如果需要根据运行时的值进行条件判断，仍然需要使用普通的 if 语句。