Ist die Kompilierzeitauswertung von „constexpr“-Funktionen in C garantiert?

Berechnung der Zeichenfolgenlänge zur Kompilierungszeit: Eine Einschränkung für C-Programmierer

Die Bestimmung der Länge einer Zeichenfolge zur Kompilierungszeit kann eine wertvolle Optimierung sein für effizientes String-Handling. In C können Programmierer dazu das Schlüsselwort constexpr verwenden. Es besteht jedoch ein weit verbreitetes Missverständnis hinsichtlich der garantierten Auswertung von constexpr-Funktionen zur Kompilierungszeit.

Bedenken Sie den folgenden Codeausschnitt:

<code class="cpp">#include <cstdio>

int constexpr length(const char* str)
{
    return *str ? 1 + length(str + 1) : 0;
}

int main()
{
    printf("%d %d", length("abcd"), length("abcdefgh"));
}</code>

In diesem Code definieren wir eine rekursive constexpr-Funktionslänge berechnet die Länge einer Zeichenfolge im C-Stil. Der generierte Assembler-Code zeigt, dass die Ergebnisse während der Kompilierung berechnet werden.

Ist die Längenauswertung zur Kompilierungszeit durch den C-Standard garantiert?

Nein. Obwohl es möglich ist, dass viele Compiler constexpr-Funktionen zur Kompilierungszeit auswerten, schreibt der Standard dies nicht vor. Gemäß Abschnitt 5.19 des Entwurfs des C-Standards können konstante Ausdrücke während der Übersetzung (d. h. zur Kompilierungszeit) ausgewertet werden, dies ist jedoch lediglich ein nicht normativer Hinweis.

Um die Auswertung zur Kompilierungszeit sicherzustellen, müssen Programmierer kann zwei Strategien anwenden:

1. Auswertung zur Kompilierzeit erforderlich:Verwenden Sie constexpr in einem Kontext, der konstante Ausdrücke erfordert, wie z. B. Array-Grenzen oder Fallbezeichnungen.
2. Eine constexpr-Variable initialisieren:Das Ergebnis der constexpr-Funktion einer constexpr-Variablen zuweisen.

Zum Beispiel:

<code class="cpp">constexpr int len1 = length("abcd");</code>

Fazit:

Während constexpr-Funktionen das Potenzial für Berechnungen zur Kompilierungszeit bieten, sollten sich Programmierer der Einschränkungen ihrer garantierten Auswertung bewusst sein. Durch die Einhaltung der oben genannten Strategien können Entwickler die Leistungsfähigkeit von constexpr nutzen, um Aufgaben zur Zeichenfolgenverarbeitung zur Kompilierungszeit zu optimieren.

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