使用 constexpr 编译时哈希

Question

我在一本用于在编译时创建 SDBM 哈希值的书中找到了这个示例/类。不幸的是它无法编译（无论是 c++11 还是 c++14）。我正进入（状态error: call to non-constexpr function。我尝试了一下，但似乎无法完成这项工作。所以这是我的问题：

1. 为什么它不起作用以及如何修复它？（很抱歉，我知道这是一个通用问题，但至少对于一个非常具体的情况）

完整（不起作用）示例供您测试：

#include <iostream>

template <int stringLength>
struct SDBMCalculator
{
    static inline int Calculate(const char* const stringToHash, int& value)
    {
            int character = SDBMCalculator<stringLength - 1>::Calculate(stringToHash, value);
            value = character + (value << 6) + (value << 16) - value;
            std::cout << static_cast<char>(character) << std::endl << value << std::endl << std::endl;
            return stringToHash[stringLength - 1];
    }

    static inline int CalculateValue(const char* const stringToHash)
    {
            int value = 0;
            int character = SDBMCalculator<stringLength>::Calculate(stringToHash, value);
            value = character + (value << 6) + (value << 16) - value;
            std::cout << static_cast<char>(character) << std::endl << value << std::endl << std::endl;
            return value;
    }
};

template <>
struct SDBMCalculator<1>
{
    static inline int Calculate(const char* const stringToHash, int& value)
    {
            return stringToHash[0];
    }
};


int main()
{
  constexpr int eventID = SDBMCalculator<5>::CalculateValue("Hello");
  std::cout << eventID << std::endl;
}

预先非常感谢您的时间和精力！

Answer 1

正如所说http://en.cppreference.com：

constexpr 变量必须满足以下要求：

其初始化的完整表达式，包括所有隐式转换、构造函数调用等，必须是常量表达式

在赋值表达式中：

constexpr int eventID = SDBMCalculator<5>::CalculateValue("Hello");

我们使用CalculateValue的是没有用constexpr标记的。

那么我们有两个选择：

• 只需更改constexpr为const

• 或者尝试做CalculateValue一个constexpr函数

由于第一个确实很无聊，让我们关注第二个，以更好地理解常量表达式是如何工作的！

所以我们从标记CalculateValue为开始constexpr

static constexpr inline int CalculateValue(const char* const stringToHash)

现在CalculateValue必须仅调用constexpr函数。所以我们也必须做Calculate一个constexpr。

static constexpr inline int Calculate(const char* const stringToHash, int& value)

这会引发很多编译器错误。

幸运的是，我们可以注意到，将流放入 constexpr 中并不是一件好事，因为流上的操作没有用 constexpr 标记。（operator<<就像一个普通函数，它不是 constexpr ）。

所以让我们从那里删除std::cout！

好吧，差不多就到了。我们还必须Calculate在SDBMCalculator<1>a中进行 make constexpr，因为它可能会被两个计算函数调用。

最终代码如下所示：

#include <iostream>

template <int stringLength>
struct SDBMCalculator
{
    static constexpr inline int Calculate(const char* const stringToHash, int& value)
    {
            int character = SDBMCalculator<stringLength - 1>::Calculate(stringToHash, value);
            value = character + (value << 6) + (value << 16) - value;
            return stringToHash[stringLength - 1];
    }

    static constexpr inline int CalculateValue(const char* const stringToHash)
    {
            int value = 0;
            int character = SDBMCalculator<stringLength>::Calculate(stringToHash, value);
            value = character + (value << 6) + (value << 16) - value;
            return value;
    }
};

template <>
struct SDBMCalculator<1>
{
    static constexpr inline int Calculate(const char* const stringToHash, int& value)
    {
            return stringToHash[0];
    }
};


int main()
{
  constexpr int eventID = SDBMCalculator<5>::CalculateValue("Hello");
  std::cout << eventID << std::endl;
}

当然它无法编译！ 我们得到：

错误：移位表达式 '(4723229 << 16)' 溢出 [-fpermissive]

值 = 字符 + (值 << 6) + (值 << 16) - 值；

这是因为编译器不希望常量表达式出现溢出。

-fpermissive我们可以在编译代码时添加标志来不安全地忽略此错误。

g++ example.cpp -o example.exe -fpermissive

现在它可以编译并且工作得很好！常量表达式修饰符使编译器在编译时计算哈希值。

这很好，因为我们不会为此浪费运行时资源，但如果您使用大量此类模板和 constexpr 并让编译器计算所有这些，那么编译速度将非常慢！

我希望你constexpr现在能更好地理解行为:)