Question

我对C ++ 2011的新关键字constexpr感到困惑。我想知道在编写时间函数（特别是数学函数）时，在哪里使用constexpr以及在哪里使用模板元编程。例如，如果我们采用整数pow函数：

// 1 : 
template <int N> inline double tpow(double x)
{
    return x*tpow<N-1>(x);
}
template <> inline double tpow<0>(double x)
{
    return 1.0;
}

// 2 :
constexpr double cpow(double x, int N)
{
    return (N>0) ? (x*cpow(x, N-1)) : (1.0);
}

// 3 :
template <int N> constexpr double tcpow(double x)
{
    return x*tcpow<N-1>(x);
}
template <> constexpr double tcpow<0>(double x)
{
    return 1.0;
}

第二和第三功能是否相同？什么是最好的解决方案？它是否会产生相同的结果：

如果x在编译时已知
如果在编译时不知道x

何时使用constexpr以及何时使用模板元编程？

编辑1：修改代码以包含模板专业化

Answer 1

我可能不应该在最近回答模板元编程问题。但是，我走了。

首先，constexpr未在Visual Studio 2012中实现。如果您想为Windows开发，请忘记它。我知道，它很糟糕，我讨厌微软不包括它。

除此之外，还有许多事情可以声明为常量，但就“你可以在编译时使用它们”而言，它们并不是真正的“常量”。例如：

const int foo[5] = { 2, 5, 1, 9, 4 };
const int bar = foo[foo[2]]; // Fail!

你认为你可以在编译时读取它，对吗？不。但是如果你把它变成一个constexpr就可以。

constexpr int foo[5] = { 2, 5, 1, 9, 4 };
constexpr int bar = foo[foo[2]]; // Woohoo!

Constexpr非常适合“恒定传播”优化。这意味着如果你有一个变量X，它是在编译时基于某些条件（也许是元编程）声明的，如果它是constexpr那么编译器知道它可以“安全地”使用它来进行优化，比如说，删除指令如a =（X * y）;并用a = 0替换它们;如果X评估为0（并且满足其他条件）。

显然这很好，因为对于许多数学函数，常数传播可以为您提供简单（使用）的过早优化。

它们的主要用途，除了相当深奥的东西（比如使我能够更容易地编写编译时字节码解释器），就是能够创建可以被调用和使用的“函数”或类。在编译时和运行时。

基本上它们只是填补了C ++ 03中的一个漏洞并帮助编译器进行优化。

那么你的哪3个是“最好的”？

2可以在运行时调用，而其他只是编译时。那太好了。

还有更多内容。维基百科为您提供了“constexpr允许此项”的基本摘要，但模板元编程可能很复杂。 Constexpr使部分内容变得更加容易。我希望我有一个明确的例子，除了说，从数组中读取。

一个好的数学例子，我想，如果你想实现一个用户定义的复数类。使用模板元编程而没有constexpr进行编码会更复杂一个数量级。

那么什么时候不应该使用constexpr？老实说，constexpr基本上是“const，除了更多CONST”。您通常可以在任何使用const的地方使用它，但有一些注意事项，例如在运行时调用时，如果函数的输入不是常量，则函数将执行非常量。

庵。好的，这就是现在。我太过于过分而无法说出更多。我希望我能提供帮助，如果我没有，请随时向我投票，我会删除它。

Answer 2

第1和第3个不正确。编译器将在评估tpow<N-1>之前尝试实例化(N>0) ?，您将获得无限的模板递归。您需要N==1（或==0）的专业化才能使其正常运行。第2个将在编译时和运行时知道x。

在==0编辑专业化后添加。现在，所有函数都适用于编译时或运行时x。 1st将始终返回非constexpr值。如果x和N是constexpr，则第2和第3将返回constexpr。如果N不是constexpr，则需要第二次工作，其他需要constexpr N（因此，第二和第三不等同）。

constexpr用于两种情况。当您编写int N=10;时，N的值在编译时是已知的，但它不是constexpr，并且不能用作例如模板参数。关键字constexpr明确告诉编译器N可以安全地用作编译时间值。第二种用途是constexpr功能。他们使用C ++子集来有条件地生成constexpr值，并且可以大大简化等效的模板函数。 constexpr函数的一个缺点是你没有保证编译时评估 - 编译器可以选择在运行时进行评估。通过模板化实现，您可以保证编译时评估。

constexpr vs编译时数学函数的模板？

2 个答案: