C++ 编译器可以缓存 constexpr 函数的结果吗？答案

【问题标题】：Can C++ compilers cache the result of constexpr functions?C++ 编译器可以缓存 constexpr 函数的结果吗？
【发布时间】：2017-04-01 21:42:12
【问题描述】：

免责声明：这个问题有点复杂，因为它是几个问题合而为一，但它们都与同一类概念/问题有关。

前提： consexpr 函数只能包含一个 return 语句。

它们可以调用其他函数并使用条件，但理论上它们应该展示功能纯度，因此结果应该可以在某种映射中（由编译器在编译时）缓存，这样编译器就不必不断地重新评估相同的功能。

问题： 这个假设是正确的，还是我没有考虑到无法缓存constexpr 函数的结果？如果不是，这是否意味着 constexpr 函数每次使用时都必须计算？

templates 呢？ templates 上的 constexpr 值是否可以缓存，还是每次都必须重新计算？

【问题讨论】：

consexpr 函数通常可以在编译时进行评估；这就是练习的重点。在这种情况下，可执行代码最终只包含作为评估函数调用结果的常量，而不是函数本身的代码。那是终极缓存。或者您是在问编译器是否可以在编译时优化多个评估？可能，但我不确定你为什么会在意。
你为什么要关心？它对您的程序有什么影响？
@n.m.不允许 SO 用户仅基于兴趣提出问题吗？问题的根源是否总是存在一些切实的生产问题？
constexpr 函数不需要是纯函数。只要求函数至少有一组参数，可以在编译时对其进行评估（即使这样，也不需要诊断）。除其他外，constexpr 函数可以引发异常。请参阅en.cppreference.com/w/cpp/language/constexpr，在示例中查找constexpr char operator[]。
简短回答：当然。真实答案：On stateful constexpr functions.

标签： c++ c++11 templates constexpr

【解决方案1】：

我不认为 constexpr 函数必须是纯函数 - 至少，不是所有可能的参数。考虑：

#include <iostream>
#include <stdlib.h>

constexpr int f(int n) { return n == 0 ? 42 : rand(); }

template <int n> void g() {}

int main()
{
    g<f(0)>();  // OK
//    g<f(1)>();  // error
    std::cout << f(0) << ' ' << f(1) << ' ' << f(2);
}

输出：42 1804289383 846930886。 Demo

【讨论】：

这是一些非常奇怪的行为。我很确定rand 不是constexpr 所以我觉得很奇怪constexpr 函数会接受它为有效。
@Pharap 绝对没有要求 constexpr 函数只包含对其他 constexpr 函数的调用。