constexpr 在非常量成员函数上的用途是什么？

Question

literal class compile error with constexpr constructor and function (differ vc, g++) 中接受的答案表明，在 C++14 中，constexpr int A::a() 和 constexpr A::a() const 的使用方式有所不同。即成员函数上的constexpr 并不意味着该函数不会更改它所作用的对象。

给定的例子是：

struct A {
    constexpr A() {}
    constexpr int a() {return 12; }
    constexpr int b() const {return 12; }
};

int main()
{
    constexpr A a;
    // DOES NOT COMPILE as a() is not const
    // constexpr int j = a.a();
    const int k = a.b(); // Fine since b() is const
}

对我来说，a() 上的 constexpr 似乎没用。 constexpr 在非const 成员函数上有具体用途吗？

Answer 1

constexpr 表示“可以在需要常量表达式的地方使用”。声明对象的 "implied const" 并不意味着我们不能在其他上下文中拥有非 const 对象。例如，一个有点做作的例子，由你自己创建：

template<int>
struct foo {
};

struct A {
    int i = 0;
    constexpr A() {}
    constexpr int a() { return i; }
    constexpr int b() const {return 12; }
    constexpr A&  c() { ++i; return *this; }
};

int main()
{
    foo<A{}.c().a()> f1;
}

很明显，模板参数必须是一个常量表达式。现在，A{} 是具有 constexpr c'tor 的文字类型的纯右值，它是一个非常量对象。允许成员函数修改这个“常量”，因为整个计算可以在编译时折叠成一个常量表达式。这就是规则的基本原理，一只脚。

Answer 2

问题：如何创建一个大小为 1024 的 constexpr 数组，所有元素都设置为 0 除了元素元素 42 需要为 11？

#include <array>

constexpr auto make_my_array() -> std::array<int, 1024>
{
    std::array<int, 1024> a{};
    a[42] = 11; // std::array::operator[] is constexpr non-const method since C++17

    return a;
}

auto test()
{
    constexpr std::array<int, 1024> a = make_my_array();
}

或者来自@michael-anderson 的更好的建议make_iota_array：

template <std::size_t N>
constexpr auto make_iota_array() -> std::array<int, N>
{
    std::array<int, N> a{};

    for (std::size_t i = 0; i < N; ++i)
        a[i] = i;

    return a;
}