Question

__builtin_is_constant_evaluated是用于在clang和gcc的标准库中实现std::is_constant_evaluated的内置函数。

在恒定上下文中无效的代码通常也使优化程序难以恒定折叠。

例如：

int f(int i) {
    if (__builtin_is_constant_evaluated())
        return 1;
    else {
        int* ptr = new int(1);
        int i = *ptr;
        delete ptr;
        return i;
    }
}

{p>由gcc -O3发出为：

f(int):
        sub     rsp, 8
        mov     edi, 4
        call    operator new(unsigned long)
        mov     esi, 4
        mov     rdi, rax
        call    operator delete(void*, unsigned long)
        mov     eax, 1
        add     rsp, 8
        ret

因此优化程序使用了__builtin_is_constant_evaluated() == 0

clang将其折叠为常数，但这是因为clang的优化器可以删除不需要的动态分配，而不是因为它使用了__builtin_is_constant_evaluated() == 1。

我知道这将定义__builtin_is_constant_evaluated()实现的返回值，因为优化因一个编译器而异。但是只有在两个路径具有相同的可观察行为时，才应该使用is_constant_evaluated。

为什么优化器无法折叠，为什么它不使用__builtin_is_constant_evaluated() == 1并退回到__builtin_is_constant_evaluated() == 0呢？

Answer 1

每[meta.const.eval]：

constexpr bool is_constant_evaluated() noexcept;
返回： true当且仅当调用的评估发生在对表达式或转换的评估明显地发生时常量评估（[expr.const]）。

f永远不能在常量求值的表达式或转换中调用，因此std::is_constant_evaluated()返回false。这是由编译器决定的，与优化器无关。

当然，如果优化器可以证明分支是等效的，则它可以进行恒定折叠。但这毕竟是优化-超出了C ++语言本身的范围。

但是为什么会这样呢？引入了std::is_constant_evaluated的提案是P0595。它很好地解释了这个想法：

constexpr double power(double b, int x) {
  if (std::is_constant_evaluated() && x >= 0) {
    // A constant-evaluation context: Use a
    // constexpr-friendly algorithm.
    double r = 1.0, p = b;
    unsigned u = (unsigned)x;
    while (u != 0) {
      if (u & 1) r *= p;
      u /= 2;
      p *= p;
    }
    return r;
  } else {
    // Let the code generator figure it out.
    return std::pow(b, (double)x);
  }
}

// ...
double thousand() {
  return power(10.0, 3);  // (3)
}
[...]

Call（3）是核心常量表达式，但实现不是   需要在编译时对其进行评估。因此，我们指定它   使std::is_constant_evaluated()产生false。它的   试图将其指定为true或false   在这种情况下，但这引起了重大的语义问题：   这样一来，答案可能会在各个阶段间变得不一致   汇编。例如：
int *p, *invalid;
constexpr bool is_valid() {
  return std::is_constant_evaluated() ? true : p != invalid;
}
constexpr int get() { return is_valid() ? *p : abort(); }
此示例尝试依靠constexpr评估这一事实检测未定义的行为以避免对constexpr不友好的调用 abort()在编译时。但是，如果std::is_constant_evaluated() 可以返回true，我们现在遇到了这样一种情况：运行时检查被绕过。

为什么不允许优化器在“恒定上下文”中折叠？

1 个答案: