Question

根据Generalized Constant Expressions—Revision 5，以下是非法的。

constexpr int g(int n) // error: body not just ‘‘return expr’’
{
    int r = n;
    while (--n > 1) r *= n;
    return r;
}

这是因为所有'constexpr'函数都必须是{ return expression; }形式。我看不出有任何理由需要这样做。

在我看来，唯一真正需要的是没有读/写外部状态信息，传入的参数也是'constexpr'语句。这意味着对具有相同参数的函数的任何调用都将返回相同的结果，因此可以在编译时“知道”。

我的主要问题是它似乎只是强迫你做一些真正的回旋形式的循环，并希望编译器优化它，以便它对非constexpr调用一样快。

要为上面的示例写一个有效的constexpr，你可以这样做：

constexpr int g(int n) // error: body not just ‘‘return expr’’
{
    return (n <= 1) ? n : (n * g(n-1));
}

但这很难理解，当你使用违反const-expr要求的参数调用时，你必须希望编译器负责尾递归。

Answer 1

原因是编译器已经有很多事情要做，而且还不是一个成熟的解释器，能够评估任意C ++代码。

如果他们坚持单一表达，他们会限制要大幅考虑的案件数量。松散地说，它简化了很多事情，特别是没有分号。

每次遇到;时，都意味着编译器必须处理副作用。这意味着在前面的语句中更改了某些本地状态，以下语句将依赖于该语句。这意味着被评估的代码不再仅仅是一系列简单的操作，每个操作都将前一个操作的输出作为输入，但也需要访问内存，这很难推理。

简而言之，这是：

7 * 2 + 4 * 3

计算简单。您可以构建一个如下所示的语法树：

   +
  /\
 /  \
 *   *
/\  /\
7 2 4 3

并且编译器可以简单地遍历这个树在每个节点上执行这些原始操作，并且根节点隐含地是表达式的返回值。

如果我们使用多行编写相同的计算，我们可以这样做：

int i0 = 7;
int i1 = 2;
int i2 = 4;
int i3 = 3;

int i4 = i0 * i1;
int i5 = i2 * i3;
int i6 = i4 + i5;
return i6;

这很难解释。我们需要处理内存读写，我们必须处理return语句。我们的语法树变得复杂得多。我们需要处理变量声明。我们需要处理没有返回值的语句（例如，循环或内存写入），但只是在某处修改某些内存。哪个记忆？哪里？如果它意外地覆盖了一些编译器自己的内存怎么办？如果它是段错误怎么办？

即使没有所有令人讨厌的'假设'，编译器必须解释的代码只是让很多更复杂。语法树现在可能如下所示:( LD和ST分别是加载和存储操作）

它不仅看起来更复杂，它现在也需要状态。之前，每个子树都可以单独解释。现在，他们都依赖于该计划的其余部分。其中一个LD叶子操作没有意义，除非将它放在树中，以便先前在同一位置执行ST操作。

Answer 2

如果此处存在任何混淆，您会意识到{em}编译时会评估constexpr个函数/表达式。不涉及运行时性能问题。

知道这一点，他们只允许constexpr函数中的单个return语句的原因是编译器实现者不需要编写虚拟机来计算常量值。

我担心QoI问题。我想知道编译器实现者是否足够聪明来执行memoization？

constexpr fib(int n) { return < 2 ? 1 : fib(n-1) + fib(n-2); }

如果没有memoization，上面的函数有 O（2 ⁿ）的复杂性，即使在编译时，这肯定不是我想要的。

Answer 3

据我了解，他们保持尽可能简单，以免使语言复杂化（实际上我似乎记得不允许递归调用但不再是这种情况的时间）。理由是，在未来的标准中放松规则比限制规则要容易得多。

Answer 4

编辑：忽略这个答案。参考文件已过时。该标准将允许有限的递归（参见注释）。

这两种形式都是非法的。由于限定constexpr函数在定义之前无法调用，因此constexpr函数不允许递归。 OP提供的链接明确说明了这一点：

constexpr int twice(int x);
enum { bufsz = twice(256) }; // error: twice() isn’t (yet) defined

constexpr int fac(int x)
{ return x > 2 ? x * fac(x - 1) : 1; } // error: fac() not defined
                                       // before use

进一步向下几行：

常量表达式函数只能调用先前定义的要求   常量表达式函数确保我们不会遇到任何相关的问题   递归。

...

我们（仍）以常量表达式禁止所有形式的递归。

如果没有这些限制，你就会陷入停顿问题（感谢@Grant用我对其他答案的评论来慢慢记忆）。设计师认为简单地说“不”，而不是施加任意的递归限制。

Answer 5

它可能是形成不良的，因为它实施起来太难了。关于成员函数闭包，在标准的第一个版本中做出了类似的决定（即，能够将obj.func作为可调用函数传递出去）。也许后来的标准修订版将提供更大的自由度。

为什么拥有多行constexpr功能是不正确的？

5 个答案: