在编译时知道什么值？

Question

我正在学习C++编程语言,在一章中我的书向我介绍了常量的概念:

必须为constexpr符号常量指定在编译时已知的值

在编译时知道什么值？我们为什么需要它们？

Answer 1

甲常量表达式意味着可以在编译时(程序运行之前,即,在编译期间)被编译器计算的表达式.

常量表达式可用于初始化标记的变量constexpr(参考C++ 11概念).这样的变量为编译器提供了可以进行编译时评估的提示(并且可以节省宝贵的运行时间),例如

#include <iostream>

constexpr int factorial(int n) // Everything here is known at compile time
{
    return n <= 1 ? 1 : (n * factorial(n - 1));
}

int main(void)
{
    constexpr int f = factorial(4); // 4 is also known at compile time
    std::cout << f << std::endl;
    return 0;
}

Example

如果不提供常量表达式,编译器无法在编译时实际完成所有这些工作:

#include <iostream>

constexpr int factorial(int n) // Everything here is known at compile time
{
    return n <= 1 ? 1 : (n * factorial(n - 1));
}

int main(void)
{
    int i;
    std::cin >> i;
    const int f = factorial(i); // I really can't guess this at compile time..
                                // thus it can't be marked with constexpr
    std::cout << f << std::endl;
    return 0;
}

Example

编译时额外工作而不是运行时工作的好处是性能提升,因为编译后的程序可能能够使用预先计算的值,而不必每次都从头开始计算它们.常量表达式越昂贵,程序获得的收益就越大.

Answer 2

在编译时知道什么值？

我认为谈论常量表达更有意义.常量表达式具有在编译时已知的值.粗略地说,它可能只是一个文字,另一个变量的名称(其值在编译时也是已知的)或涉及在编译时已知值的子表达式的复杂表达式.

引用声明声明的变量的初始值设定项constexpr需要是常量表达式.特别是表达必须满足的要求是一个常量表达式; 这些都列在这里.

例子是

constexpr int i = 54;
constexpr float f = 684; // Compile-time conversion from int to float

constexpr int func( int i )
{
    return i*47 % 23;
}

constexpr auto value = func(i * f); // Okay; constexpr function called
                                    // with arguments that, when substituted inside,
                                    // yield constant expressions

有时在编译时实际知道一个值,但根据标准,表达式不是常量.那包括

int i = 43;
constexpr int j = reinterpret_cast<int>(i); // Shouldn't compile. (Does with GCC)

有些情况下编译器可能会进行常量折叠 - 某些值可以在编译时计算但不一定是.

int i = 0;

for (int j = 1; j != 10; ++j)
    i += j;

return i;

只要行为保持不变,编译器就可以完全消除循环并i使用55(或简单地返回55和消除i)进行初始化.这被称为as -if规则.

Answer 3

这意味着不需要运行程序来计算常数。例如：

int num = 4;

您需要这些值，以便编译器将变量放置在符号表中，程序可以在其中引用和使用它们。对于常量，编译器将常量符号化为无法更改的值。因此，如果您将常量声明为在运行时确定的内容，它将不起作用，因为如果常量在编译时未定义，它就会保持未定义状态。我希望这是有道理的。