什么时候constexpr函数在编译时求值?

When does a constexpr function get evaluated at compile time?

本文关键字：编译 constexpr 函数 什么时候      更新时间：2023-10-16

既然可以在运行时调用声明为constexpr的函数，那么编译器根据哪些标准决定是在编译时还是在运行时计算它?

template<typename base_t, typename expo_t>
constexpr base_t POW(base_t base, expo_t expo)
{
    return (expo != 0 )? base * POW(base, expo -1) : 1;
}
int main(int argc, char** argv)
{
    int i = 0;
    std::cin >> i;
    std::cout << POW(i, 2) << std::endl;
    return 0;
}

在这种情况下，i在编译时是未知的，这可能是编译器将POW()视为在运行时调用的常规函数的原因。然而，尽管这种动态看起来很方便，但它有一些不切实际的含义。例如，是否有一种情况，我希望编译器在编译期间计算constexpr函数，而编译器决定将其视为普通函数，而不是在编译期间工作?是否存在已知的常见陷阱?

constexpr函数将在编译时被求值，当它的所有参数都是常量表达式并且结果也用于常量表达式时。常量表达式可以是文字(如42)，非类型模板参数(如template<class T, size_t N> class array;中的N)， enum元素声明(如enum Color { Red, Blue, Green };中的Blue)，另一个声明的变量constexpr，等等。

They 可以在其所有参数都是常量表达式且结果不是用于常量表达式的时求值，但这取决于实现。

当需要常量表达式时，必须在编译时对函数求值。

保证这一点的最简单方法是使用constexpr值，或者std::integral_constant: 
constexpr auto result = POW(i, 2); // this should not compile since i is not a constant expression
std::cout << result << std::endl;

或:

std::cout << std::integral_constant<int, POW(i, 2)>::value << std::endl;

或

#define POW_C(base, power) (std::integral_constant<decltype(POW((base), (power)), POW((base), (power))>::value)
std::cout << POW_C(63, 2) << std::endl;

或

template<int base, int power>
struct POW_C {
  static constexpr int value = POW(base, power);
};
std::cout << POW_C<2, 63>::value << std::endl;
相关文章：