什么时候constexpr函数在编译时得到评估？

Question

由于在运行时可能会调用声明为constexpr的函数,编译器在哪个条件下决定是在编译时还是在运行时计算它？

template<typename base_t, typename expo_t>
constexpr base_t POW(base_t base, expo_t expo)
{
    return (expo != 0 )? base * POW(base, expo -1) : 1;
}

int main(int argc, char** argv)
{
    int i = 0;
    std::cin >> i;

    std::cout << POW(i, 2) << std::endl;
    return 0;
}

在这种情况下,我在编译时是未知的,这可能是编译器将POW()视为在运行时调用的常规函数​​的原因.然而,这种动态虽然看起来很方便,但却具有一些不切实际的含义.例如,是否有一种情况我希望编译器在编译时计算constexpr函数,编译器决定将其视为普通函数,而它在编译时也会工作？有任何已知的常见陷阱吗？

Answer 1

constexpr函数将在编译时进行评估,当它的所有参数都是常量表达式时,结果也用在常量表达式中.常量表达式可以是文字(如42),非类型模板参数(如Nin template<class T, size_t N> class array;),enum元素声明(如Bluein enum Color { Red, Blue, Green };,另一个变量声明为constexpr,依此类推).

当它们的所有参数都是常量表达式并且结果不在常量表达式中使用时,可能会对它们进行求值,但这取决于实现.

Answer 2

当需要常量表达式时,必须在编译时评估该函数.

保证这一点的最简单方法是使用constexpr值,或std::integral_constant:

constexpr auto result = POW(i, 2); // this should not compile since i is not a constant expression
std::cout << result << std::endl;

要么:

std::cout << std::integral_constant<int, POW(i, 2)>::value << std::endl;

要么

#define POW_C(base, power) (std::integral_constant<decltype(POW((base), (power)), POW((base), (power))>::value)

std::cout << POW_C(63, 2) << std::endl;

要么

template<int base, int power>
struct POW_C {
  static constexpr int value = POW(base, power);
};

std::cout << POW_C<2, 63>::value << std::endl;