Question

我想比较元编程和c ++ 0x中constexpr的使用。然后我在两个模型中写了一个fib函数。当我使用元编程模型时，答案打印速度非常快，因为它是在编译时计算的。但是当我使用constexpr函数时，它会在运行时计算值，而不是在编译时。我使用g ++（gcc）4.8。可以帮助我吗？

#include <iostream>
using namespace std;
#define NUM 42

template <unsigned int N>
struct Fibonacci {
    enum { value = Fibonacci<N - 1>::value + Fibonacci<N - 2>::value };
};

template <>
struct Fibonacci<1> {
    enum { value = 1 };
};

template <>
struct Fibonacci<0> {
    enum { value = 1 };
};

constexpr unsigned int fib(unsigned int n)
{
    return (n > 1 ? fib(n-1) + fib(n-2) : 1 );
}

int main()
{

    cout << "Meta_fib(NUM)      : " << Fibonacci<NUM>::value << endl; // compile time :)
    cout << "Constexpr_fib(NUM) : " << fib(NUM) << endl;        // run time :-?
    return 0;
}

Answer 1

我认为原因是constexpr无法保证在编译时执行。要强制执行编译时评估，必须将其分配给编译时别名。像，

enum {i = fib(NUM)};

Answer 2

至少使用gcc，你可以通过使它成为一个静态变量来获得在编译时计算的constexpr值：

static const unsigned fibNUM = fib(NUM);

当我阅读标准时，它仍然允许在启动时计算值，但实际上它将在编译时计算。

Answer 3

查看您的constexpr是否真的在编译时完成的简单测试是使用std::array：

#include <array>

std::array<int, Fibonacci<5>::value> arr;
std::array<int, fib(5)> arr2;

gcc has no complaints

请参阅此comment by Bjarne Stroustrup：

...根据标准，可以评估constexpr函数编译器时间或运行时间，除非它用作常量表达式，在这种情况下，它必须在编译时进行评估。保证编译时评估，我们必须使用它在一个常量表达是必需的（例如，作为数组绑定或作为案例标签）或用它来初始化constexpr。我希望没有自尊心编译器会错过优化机会来做我的事情最初说：“如果在编译时评估constexpr函数它的所有参数都是常量表达式。“

Answer 4

constexpr无法保证在编译时进行评估。这意味着，编译器可以选择是在编译时还是在运行时进行求值。您可以尝试将其分配给编译时常量并像这样检查...

const long i = fib(NUM);// here i should be initialized at the time of 
                        // declaration
cout << "Meta_fib(NUM)      : " << Fibonacci<NUM>::value << endl; 
cout << "Constexpr_fib(NUM) : " << i << endl;

constexpr函数在编译时不计算值

4 个答案: