为什么要使用 constexpr

Question

#include <iostream>

template <typename T>
struct has_typedef_foobar {
    // Types "yes" and "no" are guaranteed to have different sizes,
    // specifically sizeof(yes) == 1 and sizeof(no) == 2.
    typedef char yes[1];
    typedef char no[2];

    template <typename C>
    static yes& test(typename C::foobar*);

    template <typename>
    static no& test(...);

    // If the "sizeof" of the result of calling test<T>(0) would be equal to sizeof(yes),
    // the first overload worked and T has a nested type named foobar.
    static const bool value = sizeof(test<T>(0)) == sizeof(yes);
};

struct foo {    
    typedef float foobar;
};

int main() {
    std::cout << std::boolalpha;
    std::cout << has_typedef_foobar<int>::value << std::endl;
    std::cout << has_typedef_foobar<foo>::value << std::endl;
}

bool 值尚未声明 [=12=] 但它仍会在编译时获取其值。那么 constexpr 的用途是什么？为什么简单的静态变量在编译时获取它们的值？我如何知道哪些静态变量在编译时获得它们的值？

另外，我如何判断哪些值会在编译时求值，哪些不会？使用 constexpr 会保证编译时评估吗？如果不是，我怎么知道会发生什么（编译时间或运行时间）？

Answer 1

这不是一个很好的问题，因为 constexpr 是一个巨大的功能，它有很多 "points"。

最主要的是，与模板元编程语言相比，您可以使用（更多）普通 C++ 语法进行编译时计算。

例如，如果您曾尝试在编译时使用模板进行字符串操作，您可能会将这种体验与此处描述的一些技术进行对比：Conveniently Declaring Compile-Time Strings in C++

constexpr 基本上是一种新的编译时元编程语言，它与模板语言并行存在，并且像 constexpr 构造函数这样的东西允许您在编译时实例化结构，这对于仅使用模板是不可能的。

另一大 "point" 是您不必为编译时和运行时编写不同的代码。标记为 constexpr 的代码可以 运行在编译时也可以运行就像在运行时一样容易。模板代码...必须在编译时完全运行并且通常看起来与等效的运行时间代码非常不同。所以在某些情况下使用 constexpr 代码更干。

Answer 2

constexpr 为您提供的一项关键功能是能够在需要编译的上下文中调用函数，这在以前是不可能实现的时间常数。最简单的例子是数组大小：

#include <iostream>

using namespace std;

constexpr auto square(int x) { return x * x; }

int main()
{
    int arr[square(2)] = { 0, 1, 2, 3 };
    cout << arr[square(1)] << endl;
}

如果函数 square() 上没有 constexpr，则无法在 arr 的定义中调用它，因为数组大小需要作为编译时常量。

虽然您可以编写一个模板，让您的编译时间 square 先于 constexpr，但您不能将该模板与非编译时间常量参数一起使用，因此您最终会得到编译时和非编译时版本的代码重复。对于大多数程序员来说，模板的语法比简单的函数定义更复杂，也更不熟悉。

事实上，constexpr 很少保证编译器何时会实际选择在编译时评估某些内容。在要求值是编译时常量（例如数组大小）的情况下，它当然是。在其他情况下，这在很大程度上取决于编译器——例如，在访问 arr[square(1)] 时调用 square()，编译器可以在运行时自由评估，尽管实际上我希望大多数编译器在编译时评估它时间，至少在优化构建中。

为什么要使用 constexpr

Why use constexpr

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constexpr

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