编译时循环优化

Question

我发现很难理解为什么以下结果会导致编译时计算。我已经阅读了this，this，this和更多关于stackoverflow的问题，这些问题告诉我以下代码（至少据我所知）由于while循环而不应在编译时计算（该代码仅是示例说明了题）：

template< unsigned N >
constexpr unsigned isStringNice(const char (&arr)[N], unsigned pos = 0)
{
    //we do not like the 'D' char :)
    int currPos = 0;
    while(currPos < N){
        if(arr [currPos] == 'D'){
            throw 1;
        }
        currPos ++;
    }
    return 1;
}
constexpr unsigned isIdxValid( unsigned idx, unsigned len){
    return idx >= len?  throw 1 : idx;
}

template< unsigned N >
constexpr char nth_char(const char (&arr)[N], unsigned pos){
  return  isStringNice(arr),isIdxValid(pos, N),arr[pos];
}

int main(){

  constexpr char b = nth_char("ABC", 2);

  return b;
}

这将不带标志地输出以下汇编代码（gcc 8.2，谢谢Godbolt）main：

push    rbp
mov     rbp, rsp
mov     BYTE PTR [rbp-1], 67
mov     eax, 67
pop     rbp
ret

和-O3

main:
        mov     eax, 67
        ret

注意，那里没有跳转，while条件下没有分支，什么也没有。我的印象是for循环和while循环是不可能在编译时进行评估。但是，编译器（gcc 8.2）在编译时评估结果。我唯一的想法是发生这种情况是因为循环展开，所以我尝试使用-fno-unroll-loops，但这会导致相同的汇编代码。另一方面，根据我的经验，此标志更像是编译器建议，而不是保证，gcc仍可能展开循环，即使设置了标志。

我的问题的简短版本：在编译时如何评估constexpr函数中的while循环？

Answer 1

在C ++ 14中，constexpr功能要求放宽了。

以前，在C ++ 11中，constexpr函数只能包含typedefs，static_asserts和usings，而只能包含一个return语句。

在C ++ 14中，可以在constexpr函数体中使用循环。

因为b被声明为constexpr char，所以必须在编译时进行评估。然后，编译器优化了该isStringNice函数，因为在运行时未使用该函数。