Question

我想初始化一个std :: map，其键为constexpr。考虑以下C ++ 11 MWE：

#include <map>
using std::map;

constexpr unsigned int str2int(const char* str, const int h = 0) {
    return !str[h] ? 5381 : (str2int(str, h + 1) * 33) ^ str[h];
}

const map<unsigned int, const char*> values = {
    {str2int("foo"), "bar"},
    {str2int("hello"), "world"}
};

int main() { return 0; }

虽然代码编译了最近的clang和gcc，但生成的二进制文件将包含密钥类型的字符串：

为什么密钥包含在二进制文件中，即使它们被用作constexpr？有什么方法可以解决这种问题？

当然，地图初始化将在运行时进行。但是不应该在编译时用constexpr替换二进制文件中的值吗？

注意：这当然是一个简化的例子。我知道有不同的 boost 结构可能更适合这种用例。我特别感兴趣为什么这种情况正在发生。

[编辑]

无论是否启用优化，都会发生此行为。以下代码使用 bar 进行编译，它是字符串表中唯一的用户定义字符串：

#include <map>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

constexpr unsigned int str2int(const char* str, const int h = 0) {
  return !str[h] ? 5381 : (str2int(str, h + 1) * 33) ^ str[h];
}

int main() {
  string input;
  while(true) {
    cin >> input;
    switch(str2int(input.c_str())) {
      case str2int("quit"):
      return 0;
      case str2int("foo"):
      cout << "bar" << endl;
    }
  }
}

要验证结果，我使用的是一个小shell脚本

$ for x in "gcc-mp-7" "clang"; do 
  $x --version|head -n 1
  $x -lstdc++ -std=c++11 -Ofast constexpr.cpp -o a
  $x -lstdc++ -std=c++1z -Ofast constexpr.cpp -o b
  strings a|grep hello|wc -l
  strings b|grep hello|wc -l
done

gcc-mp-7 (MacPorts gcc7 7.2.0_0) 7.2.0
       1
       0
Apple LLVM version 8.1.0 (clang-802.0.38)
       1
       0

Answer 1

这个帖子不是很新鲜，但有时仍然需要坚持使用 c++11 :|

如何使用 constexpr 函数来设置键：

constexpr int makeKey(const char* s) { // c++ refused 'auto' here
  return str2int(s); // using str2int from above
}

const std::map<unsigned int, const char*> values = {
    {k0, "bar"}, // these require another declaration (see above) 
    {k1, "world"}, 
    {makeKey("its"), "me"} // this initialization is 'single source'
};

“单一来源”键简化了此类地图一旦变大后的维护......

我的小测试程序

...

int main(int argc, char** argv) {

  for(int i(1);i<argc;++i)  {
    const std::map<unsigned int, const char*>::const_iterator cit(values.find(str2int(argv[i])));
    std::cout << argv[i] << " gets " << (cit==values.cend()?"nothing":cit->second) << std::endl;
  }

  return 0;
}

工作正常，如果使用

--std=c++11 -O0

使用 gcc 7.5 编译，则不包含任何关键字符串

Answer 2

我无法用g ++（trunk）或clang ++（trunk）重现。我使用了以下标志：-std=c++1z -Ofast。然后，我使用strings检查了已编译二进制文件的内容："foo"或"hello"都没有。

您是否已启用优化编译？

无论如何，使用str2int并不会强制进行编译时评估。为了强制它，你可以这样做：

constexpr auto k0 = str2int("foo");
constexpr auto k1 = str2int("hello");

const map<unsigned int, const char*> values = {
    {k0, "bar"},
    {k1, "world"}
};

Answer 3

无法在GCC 7.2，clang 5.0或MSVC 17中使用--std=c++11 -O2重现您的问题。

DEMO

您是否在（-g）上使用调试符号构建？那可能就是你所看到的。

Answer 4

template<unsigned int x>
using kuint_t = std::integral_constant<unsigned int, x>;

const map<unsigned int, const char*> values = {
  {kuint_t<str2int("foo")>::value, "bar"},
  {kuint_t<str2int("hello")>::value, "world"}
};

应该强制编译时评估。

在c++14中，它有点简洁：

template<unsigned int x>
using kuint_t = std::integral_constant<unsigned int, x>;
template<unsigned int x>
kuint_t<x> kuint{};

const map<unsigned int, const char*> values = {
  {kuint<str2int("foo")>, "bar"},
  {kuint<str2int("hello")>, "world"}
};

并在c++17中：

template<auto x>
using k_t = std::integral_constant<std::decay_t<decltype(x)>, x>;
template<auto x>
k_t<x> k{};

const map<unsigned int, const char*> values = {
  {k<str2int("foo")>, "bar"},
  {k<str2int("hello")>, "world"}
};

它适用于大多数基本类型常量而没有特定于类型的版本。

Answer 5

仅声明为const是不够的。字符串包含在二进制文件中是因为：

const map<unsigned int, const char*> values

是const，但不是constexpr。它会在程序启动时（而不是在编译时）运行“ str2int”。成为const只会保证您不会进行进一步的修改，而不会影响编译时间。

您搜索的是Serge Sans Paille的Frozen constexpr容器-https://github.com/serge-sans-paille/frozen

尽管我不知道它是否可以在C ++ 11上运行，但是如果您想提高性能，那绝对值得一试。

您可以创建在编译时进行哈希处理的映射，这将为您带来产生完美哈希函数的其他好处-允许在O（1）时间（恒定时间）内访问所有键。

它确实是gperf的非常有能力的替代品。

Clang和GCC当前对在编译时可以处理的键数施加了限制。仅仅使用clang，用2048键制作地图在我的1G RAM VPS上还可以。目前，GCC甚至更糟，它将更快地消耗掉所有RAM。

使用c ++ 11 constexpr进行std :: map初始化

5 个答案: