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c++ - 为什么拥有多行 constexpr 函数是非法的？

coder 2023-05-03 原文

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' 函数都必须采用 { return expression; 形式。 }。我看不出有任何理由需要这样做。

在我看来，唯一真正需要的是不读取/写入外部状态信息，并且传入的参数也是“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”。

我对此的主要问题是，它似乎只是迫使您执行真正迂回的循环形式，并希望编译器对其进行优化，使其对非 constexpr 调用同样快。

要为上面的例子编写一个有效的 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));
}

但这更难理解，当您使用违反 const-expr 要求的参数进行调用时，您必须希望编译器能够处理尾递归。

最佳答案

原因是编译器已经有很多工作要做，它还不是一个成熟的解释器，能够评估任意 C++ 代码。

如果他们坚持使用单一表达式，他们会极大地限制要考虑的案例数量。粗略地说，它简化了很多事情，没有特别的分号。

每次遇到;，就意味着编译器必须处理副作用。这意味着在上一个语句中更改了某些本地状态，以下语句将依赖该状态。这意味着被评估的代码不再只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，而且还需要访问内存，这很难推理。

简而言之，就是这样:

7 * 2 + 4 * 3

计算简单。您可以构建如下所示的语法树:

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

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

如果我们要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取和写入，我们必须处理返回语句。我们的语法树变得更加复杂。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)，但只是在某处修改了一些内存。哪个内存？在哪里？如果它不小心覆盖了一些编译器自己的内存怎么办？如果出现段错误怎么办？

即使没有所有令人讨厌的“假设”，编译器必须解释的代码也变得很多更复杂。语法树现在可能看起来像这样:(LD 和 ST 分别是加载和存储操作)

    ;    
    /\
   ST \
   /\  \
  i0 3  \
        ;
       /\
      ST \
      /\  \
     i1 4  \
           ;
          /\
         ST \
         / \ \
       i2  2  \
              ;
             /\
            ST \
            /\  \
           i3 7  \
                 ;
                /\
               ST \
               /\  \
              i4 *  \
                 /\  \
               LD LD  \
                |  |   \
                i0 i1   \
                        ;
                       /\
                      ST \
                      /\  \
                     i5 *  \
                        /\  \
                       LD LD \
                        |  |  \
                        i2 i3  \
                               ;
                              /\
                             ST \
                             /\  \
                            i6 +  \
                               /\  \
                              LD LD \
                               |  |  \
                               i4 i5  \
                                      LD
                                       |
                                       i6

它不仅看起来复杂得多，而且现在还需要状态。以前，每个子树都可以单独解释。现在，它们都依赖于程序的其余部分。其中一个 LD 叶操作没有意义除非它被放置在树中，以便之前在同一位置执行过 ST 操作。

关于c++ - 为什么拥有多行 constexpr 函数是非法的？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/3226211/

多行ampcodesectionconstexprc++c++11language-lawyer

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