C++23 : if constevalを追加 (close #1036)

Author: faithandbrave

implementation-status.md

@@ -265,7 +265,7 @@
 | P2071R2: [名前付きユニバーサルキャラクタ名](/lang/cpp23/named_universal_character_escapes.md) | 16進数のユニバーサルキャラクタだけでなく、その文字の名前を入力できるようにする | 13 | 15 | 2023.2 | - |
 | P2096R2: [部分特殊化の汎用化仕様](/lang/cpp23/generalized_wording_for_partial_specializations.md.nolink) | 変数テンプレートの部分特殊化を許可するために部分特殊化の仕様を汎用化 | - | - | - | - |
 | P2582R1: [継承コンストラクタからのクラステンプレート引数の推論](/lang/cpp23/class_template_argument_deduction_from_inherited.md) | 継承コンストラクタからもクラステンプレート引数を推論できるようにする | - | - | - | - |
-| P1938R3: [`if consteval`](/lang/cpp23/if_consteval.md.nolink) | コンパイル時の文脈かどうかで分岐させる | 12 | 14 | - | - |
+| P1938R3: [`if consteval`](/lang/cpp23/if_consteval.md) | コンパイル時の文脈かどうかで分岐させる | 12 | 14 | - | - |
 | P1401R5: [定数式の文脈での`bool`への縮小変換を許可](/lang/cpp23/narrowing_contextual_conversions_to_bool.md) | `if constexpr(flags & Flags::Exec)`や`static_assert(N);`を許可 | 9 | 13 | 2022.2 | - |
 | P2242R3: [定数式内での非リテラル変数、静的変数・スレッドローカル変数およびgotoとラベルの存在を許可する](/lang/cpp23/non_literal_variables_in_constexpr_functions.md) | コンパイル時に評価されない限り、定数式内に静的変数・スレッドローカル変数およびgoto文とラベルを含むことを許可する | 12 | 15 | 2022.2 | - |
 | P2246R1: [静的な診断メッセージの文字エンコーディング](/lang/cpp23/character_encoding_of_diagnostic_text.md) | `static_assert`や`[[deprecated]]`などの診断メッセージの文字集合に関する要件をなくす | - | yes | - | 2022 |

lang/cpp23.md

@@ -67,7 +67,7 @@ C++23とは、2023年中に改訂される予定の、C++バージョンの通
 
 | 言語機能 | 説明 |
 |----------|------|
-| [`if consteval`](cpp23/if_consteval.md.nolink) | コンパイル時の文脈かどうかで分岐させる |
+| [`if consteval`](cpp23/if_consteval.md) | コンパイル時の文脈かどうかで分岐させる |
 | [定数式の文脈での`bool`への縮小変換を許可](cpp23/narrowing_contextual_conversions_to_bool.md) | `if constexpr(flags & Flags::Exec)`や`static_assert(N);`を許可 |
 | [定数式内での非リテラル変数、静的変数・スレッドローカル変数およびgotoとラベルの存在を許可する](cpp23/non_literal_variables_in_constexpr_functions.md) | コンパイル時に評価されない限り、定数式内に静的変数・スレッドローカル変数およびgoto文とラベルを含むことを許可する |
 | [静的な診断メッセージの文字エンコーディング](cpp23/character_encoding_of_diagnostic_text.md) | `static_assert`や`[[deprecated]]`などの診断メッセージの文字集合に関する要件をなくす |

lang/cpp23/if_consteval.md

@@ -0,0 +1,109 @@
+# if consteval
+* cpp23[meta cpp]
+
+## 概要
+C++23では、`constexpr`関数がコンパイル時に呼ばれたかを判定するための構文として、`if consteval`を導入する。これは「consteval if文」と呼ばれる。
+
+```cpp
+constexpr double my_fma(double a, double b, double c) {
+  if consteval {
+    // コンパイル時に実行される文脈
+    return a * b + c;
+  }
+  else {
+    // 実行時に実行される文脈
+    return __builtin_fma(a, b, c);
+  }
+}
+
+#include <iostream>
+int main() {
+  constexpr double static_fma = my_fma(1.0, 2.0, 3.0);
+  double dynamic_fma = my_fma(1.0, 2.0, 3.0);
+
+  std::cout << static_fma << std::endl;
+  std::cout << dynamic_fma << std::endl;
+}
+```
+
+`if consteval`文内は即時関数 (`consteval`) の文脈であり、`consteval`関数を呼び出すことができる。
+
+`if consteval`の逆条件として、実行時かを判定するためには、`if !consteval`を使用する (`consteval`の前に`!`)。
+
+```cpp
+constexpr double my_fma(double a, double b, double c) {
+  if !consteval {
+    // 実行時に実行される文脈
+    return __builtin_fma(a, b, c);
+  }
+  else {
+    // コンパイル時に実行される文脈
+    return a * b + c;
+  }
+}
+```
+
+`if consteval`文は複合文でなければならない。
+
+```cpp
+constexpr double my_fma(double a, double b, double c) {
+  if !consteval {
+    return __builtin_fma(a, b, c);
+  }
+  else
+    return a * b + c; // コンパイルエラー！複合文でなければならない
+}
+```
+
+## この機能が必要になった背景・経緯
+### constexprとconstevalの相互作用での問題
+`consteval`を使用したプログラムを考える。
+
+```cpp
+consteval int f(int i) { return i; }
+
+constexpr int g(int i) {
+  if (std::is_constant_evaluated()) {
+    return f(i) + 1; // <==
+  } else {
+    return 42;
+  }
+}
+
+consteval int h(int i) {
+  return f(i) + 1;
+}
+```
+* std::is_constant_evaluated[link /reference/type_traits/is_constant_evaluated.md]
+
+定数式評価時には、関数`g()`と関数`h()`は同じことをするが、実行時には関数`h()`を呼び出すことはできない。また、`if (std::is_constant_evaluated())`文内は定数式ではあるが即時関数の文脈ではないため、即時関数`f()`を呼び出すことはできず、`<==`コメントのところで不適格となる。この文脈では、`f(42)`を呼び出すことはできるが、`f(i)`を呼び出すことはできない。
+
+
+
+### `if constexpr (std::is_constant_evaluated())`の問題
+もうひとつの問題は、[`std::is_constant_evaluated()`](/reference/type_traits/is_constant_evaluated.md)固有の問題だが、この関数は`if`文と使わなければならないが、誤って`if constexpr`で使用してしまう場合である。
+
+```cpp
+constexpr size_t strlen(char const* s) {
+  if constexpr (std::is_constant_evaluated()) {
+    for (const char *p = s; ; ++p) {
+      if (*p == '\0') {
+        return static_cast<std::size_t>(p - s);
+      }
+    }
+  } else {
+    __asm__("SSE 4.2で計算…");
+  }
+}
+```
+
+この関数は常にコンパイル時の方の文脈が呼ばれてしまう。この使用間違いはコンパイラによっては警告を出力するが、誤用を防ぐのがむずかしいという問題があった。
+
+
+
+## 関連項目
+- [`std::is_constant_evaluated()`](/reference/type_traits/is_constant_evaluated.md)
+
+
+## 参照
+- [P1938R3 `if consteval`](https://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2021/p1938r3.html)

reference/type_traits/is_constant_evaluated.md

@@ -17,24 +17,34 @@ namespace std {
 
 
 ## 戻り値
-本関数は以下の文脈内で評価された場合に`true`を返す。
-
-- 文法上の定数式（配列型の要素数、`case`ラベルの値、など）
-- [`constexpr if`](/lang/cpp17/if_constexpr.md)の条件式
-- [`consteval`関数](/lang/cpp20/immediate_functions.md)の呼び出し内
-- [コンセプト](/lang/cpp20/concepts.md)の定義式
-    - `requires`節内
-    - 入れ子要件内
-- 定数式で使用可能な変数の初期化式
-    - `constexpr`変数の初期化式
-    - 定数初期化される`const`な整数、列挙型変数の初期化式
-    - 定数初期化される参照型変数の初期化式
-- 定数初期化される変数の初期化式
-
-上記の文脈の外では、コンパイラの最適化（定数畳み込み）によって容易にコンパイル時評価できる式や`constexpr`関数の呼び出し中の評価であっても`false`となる。
-
-[`constexpr if`](/lang/cpp17/if_constexpr.md)の条件式および[`static_assert`](/lang/cpp11/static_assert.md)の条件式に書かれている場合は必ず`true`となるので注意が必要である。
-
+- C++20:
+    本関数は以下の文脈内で評価された場合に`true`を返す。
+
+    - 文法上の定数式（配列型の要素数、`case`ラベルの値、など）
+    - [`constexpr if`](/lang/cpp17/if_constexpr.md)の条件式
+    - [`consteval`関数](/lang/cpp20/immediate_functions.md)の呼び出し内
+    - [コンセプト](/lang/cpp20/concepts.md)の定義式
+        - `requires`節内
+        - 入れ子要件内
+    - 定数式で使用可能な変数の初期化式
+        - `constexpr`変数の初期化式
+        - 定数初期化される`const`な整数、列挙型変数の初期化式
+        - 定数初期化される参照型変数の初期化式
+    - 定数初期化される変数の初期化式
+
+    上記の文脈の外では、コンパイラの最適化（定数畳み込み）によって容易にコンパイル時評価できる式や`constexpr`関数の呼び出し中の評価であっても`false`となる。
+
+    [`constexpr if`](/lang/cpp17/if_constexpr.md)の条件式および[`static_assert`](/lang/cpp11/static_assert.md)の条件式に書かれている場合は必ず`true`となるので注意が必要である。
+
+- C++23:
+    以下と等価：
+    ```cpp
+    if consteval {
+      return true;
+    } else {
+      return false;
+    }
+    ```
 
 ## 備考
 
@@ -134,7 +144,9 @@ int main()
 
 ## 関連項目
 - [C++20 コンパイル時初期化を強制する`constinit`キーワードを追加](/lang/cpp20/constinit.md)
-- [C++23 `if consteval`](/lang/cpp23/if_consteval.md.nolink)
+- [C++23 `if consteval`](/lang/cpp23/if_consteval.md)
 
 ## 参照
 - [P0595R2 `std::is_constant_evaluated()`](http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2018/p0595r2.html)
+- [P1938R3 `if consteval`](https://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2021/p1938r3.html)
+    - C++23で`if consteval`を導入したことにより、この関数の効果を`if consteval`ベースの仕様に変更