为什么函数指针可以是`constexpr`？

Question

在程序执行之前,编译器如何知道平方根在内存中的位置？我认为每次执行程序时地址都会不同,但这样做有效:

constexpr double(*fp)(double) = &sqrt;
cout << fp(5.0);

是因为地址是相对于内存中的另一个地址吗？我不这么认为,因为它的值fp很大:0x720E1B94.

Answer 1

在编译时,编译器不知道地址sqrt.但是,您无法在编译时使用constexpr函数指针执行任何操作,该指针允许您访问该指针的地址.因此,编译时的函数指针可以视为不透明值.

并且由于在初始化之后无法更改constexpr变量,因此每个constexpr函数指针都可以归结为特定函数的位置.

如果你做了这样的事情:

using fptr = float(*)(float);

constexpr fptr get_func(int x)
{
  return x == 3 ? &sqrtf : &sinf;
}

constexpr fptr ptr = get_func(12);

编译器可以准确地检测哪个函数get_func将返回任何特定的编译时间值.所以get_func(12)减少到&sinf.所以&sinf编译到的任何东西都是get_func(12)编译到的.

Answer 2

地址值由链接器分配,因此编译器不知道确切的地址值.

cout << fp(5.0); 

这是有效的,因为它在解析完确的地址后在运行时进行评估.

通常,您不能使用constexpr指针的实际值(地址),因为它在编译时是未知的.

Bjarne Stroustrup的C++编程语言第4版提到:

10.4.5地址常量表达式

静态分配的对象(第6.4.2节)的地址(例如全局变量)是常量.但是,它的值由链接器而不是编译器分配,因此编译器无法知道此类地址常量的值.这限制了指针和引用类型的常量表达式的范围.例如:

   constexpr const char? p1 = "asdf";
   constexpr const char? p2 = p1;     // OK 
   constexpr const char? p2 = p1+2;   // error : the compiler does not know the value of p1 
   constexpr char c = p1[2];          // OK, c==’d’; the compiler knows the value pointed to by p1

Answer 3

在程序执行之前,编译器如何知道平方根在内存中的位置？

工具链可以决定它放置功能的位置.

是因为地址是相对于内存中的另一个地址吗？

如果生成的程序要么是可重定位的,要么是位置独立的,那么就是这种情况.如果程序既不是,那么地址甚至可以是绝对的.

为什么下次运行程序时可以使用完全相同的内存点？

因为内存空间是虚拟的.

Answer 4

这很简单。

考虑编译器如何知道在这段代码中调用的地址：

puts("hey!");

Compiler 不知道 的位置puts，也没有为其添加运行时查找（这对性能来说相当糟糕，尽管它实际上是类的虚拟方法需要做的）。在运行时拥有不同版本的动态库的可能性（更不用说地址空间布局随机化，即使它是完全相同的库文件）确保构建时工具链链接器也不知道它。

所以当它启动编译的二进制程序时，由动态链接器来修复地址。这称为重定位。

完全相同的事情发生在你的constexpr：编译器使用这个地址将代码中的每个地方添加到重定位表中，然后动态链接器在每次程序启动时完成它的工作。