C++ constexpr - 可以在编译时评估值吗？

Question

我正在阅读关于constexpr here:

constexpr 说明符声明可以在编译时评估函数或变量的值。

当我第一次读到这句话时，它对我来说非常有意义。然而，最近我遇到了一些完全让我失望的代码。我在下面重构了一个简单的例子：

#include <iostream>

void MysteryFunction(int *p);

constexpr int PlusOne(int input) {
  return input + 1;
}

int main() {
  int i = 0;
  MysteryFunction(&i);
  std::cout << PlusOne(i) << std::endl;

  return 0;
}

看这段代码，我无法说出PlusOne(i) 的结果应该是什么，但是它实际上可以编译！ （当然链接会失败，但是g++ -std=c++11 -c会成功，不会出错。）

“可能在编译时评估函数的值”的正确解释是什么？

Answer 1

constexpr 函数可以在常量表达式中调用，前提是满足对常量表达式求值的其他要求。它也可以在不是常量表达式的表达式中调用，在这种情况下，它的行为与未使用 constexpr 声明的行为相同。正如您问题中的代码所示，调用constexpr 函数的结果自动不是常量表达式。

Answer 2

引用的措辞在某种意义上有点误导。如果你只是孤立地看待PlusOne，并观察它的逻辑，并假设输入在编译时是已知的，那么其中的计算也可以在编译时进行。在其上添加constexpr 关键字可确保我们保持这种可爱的状态并且一切都很好。

但如果输入在编译时不知道，那么它仍然只是一个普通函数，将在运行时调用。

所以constexpr 是函数的属性（“可能在编译时评估”对于某些输入，而不是对于所有输入）不是您的函数/input 在这种特定情况下的组合（所以对于这个特定的输入也不是）。

这有点像函数可以采用const int&，但这并不意味着原始对象必须是const。同样，constexpr 在这里对函数添加约束，而不对函数的输入添加约束。

诚然，这一切都是一个巨大的、令人困惑的、模糊的混乱（C++！耶！）。请记住，您的代码描述了程序的含义！它不是不同编译阶段的机器指令的直接配方。

（要真正执行此操作，您需要将整数作为模板参数。）

Answer 3

“可能在编译时评估函数的值”的正确解释是什么？

如果函数的所有参数在编译时都可以计算，那么函数的返回值可以在编译时计算。

但是，如果函数的参数值仅在运行时已知，则函数的返回值只能在运行时进行评估。

因此，可以在编译时评估函数的值，但这不是必需的。

Answer 4

所有答案都是正确的，但我想举一个简短的例子来解释 constexpr 是多么不直观。

#include <cstdlib>
constexpr int fun(int i){
    if (i==42){
        return 47;
    } else {
        return rand();
    }
}

int main()
{ 
    int arr[fun(42)];
}

附带说明： 有些人觉得 constexpr 状态不令人满意，所以他们建议在语言中添加 constexpr! 关键字。