C++ 如何测试constexpr的计算是否正确

我使用constexpr在编译时计算哈希代码。代码编译正确，运行正确。但我不知道哈希值是编译时还是运行时。如果我在运行时跟踪代码，我不会将其转换为constexpr函数。但是，即使对于运行时值（计算运行时生成的字符串的哈希-相同的方法），也无法跟踪这些值。 我曾试图调查此事，但我完全不明白

出于调试目的，我的哈希代码仅为字符串长度，使用以下方法：

constexpr inline size_t StringLengthCExpr(const char * const str) noexcept
{
    return (*str == 0) ? 0 : StringLengthCExpr(str + 1) + 1;
};

我创建了这样的ID类

class StringID
{
    public:
       constexpr StringID(const char * key);
    private:
       const unsigned int hashID;
}

constexpr inline StringID::StringID(const char * key)
        : hashID(StringLengthCExpr(key))
{

}

如果我在程序

main

方法中执行此操作

StringID id("hello world"); 

我得到了这段反汇编代码（其中的一部分——主要是内联方法和其他东西）

我怎么能从中判断“散列值”是一个编译时。我没有看到像11这样的常数被移动到寄存器。我不太擅长ASM，所以可能它是正确的，但我不确定要检查什么或者如何确定“哈希代码”值是编译时的，而不是在运行时根据该代码计算的

（我使用Visual Studio 2013 +英特尔C++ 15编译器-VS编译器不支持CONTXEPR）< /P> 编辑：

如果我更改代码并执行此操作

    const int ix = StringLengthCExpr("hello world");

    mov       DWORD PTR [-24+ebp], 11                       ;55.15

我得到了正确的结果

即使这样

将私有hashID更改为公共hashID

 StringID id("hello world"); 
  // mov       DWORD PTR [-24+ebp], 11                       ;55.15

 printf("%i", id.hashID);
  // some other ASM code

但是如果我使用私有hashID并添加Getter

  inline uint32 GetHashID() const { return this->hashID; };

到身份证课，然后我得到了

  StringID id("hello world"); 
  //see original "wrong" ASM code

  printf("%i", id.GetHashID());
  // some other ASM code

---

如果要确保在编译时计算

constepr

函数，请在需要编译时计算的内容中使用其结果：

template <size_t N>
struct ForceCompileTimeEvaluation { static constexpr size_t value = N; };

constexpr inline StringID::StringID(const char * key)
        : hashID(ForceCompileTimeEvaluation<StringLength(key)>::value)
{}

模板
struct ForceCompileTimeEvaluation{static constexpr size_t value=N；}；
constexpr内联StringID:：StringID（const char*key）
：hashID（ForceCompileTimeEvaluation:：value）
{}

---

请注意，我已将函数重命名为just

StringLength

。名称以下划线开头，后跟大写字母，或包含两个连续下划线，在用户代码中不合法。它们是为实现（编译器和标准库）保留的。

最方便的方法是在

静态断言

语句中使用

constepr

。如果在编译时未对代码进行求值，则代码不会编译，而

static_assert

表达式在运行时不会给您带来任何开销（也不会像使用模板解决方案那样生成不必要的代码）

例如：

static_assert(_StringLength("meow") == 4, "The length should be 4!");

---

这还会检查函数是否正确计算结果。

有几种方法可以强制编译时计算。但这些并不像使用

constexpr

时所期望的那样灵活和容易设置。它们也不能帮助您发现编译时常量是否被实际使用

对于

constexpr

，您希望的是在您认为有益的地方工作。因此，您尝试满足其要求。但是，您需要测试预期在编译时生成的代码是否已生成，以及用户是否实际使用生成的结果或在运行时触发函数

---

我发现了两种方法来检测类或（成员）函数是否使用编译时或运行时计算路径

使用

constexpr

函数的属性，如果在编译时求值，则从noexcept运算符（

bool noexcept（expression）

）返回

true

。因为生成的结果将是编译时常量。这种方法在单元测试中非常容易使用。
（请注意，显式标记这些函数

noexcept

将中断测试。）

由于noexcept运算符始终为常量表达式返回true，因此可以使用它检查constexpr函数的特定调用是否采用常量表达式分支（…）

（不太方便）使用调试器：在标记为

constexpr

的函数中放置断点。只要未触发断点，就会使用编译器计算的结果。这不是最简单的，但可能是偶然检查

注意：在VisualStudio调试器中，您可以通过在constexpr函数中放置断点来判断它是否在编译时被计算。如果命中断点，则在运行时调用该函数。如果不是，则在编译时调用该函数

---

在使用

constexpr

进行实验时，我发现这两种方法都很有用。尽管我没有在VS2017之外的环境中进行任何测试。并且在当前的标准草案中找不到支持此行为的明确声明。

以下技巧有助于检查constexpr函数是否仅在编译时计算：

使用gcc，您可以使用汇编清单+c源代码编译源文件；假设constexpr及其调用都在源文件try.cpp中

 gcc -std=c++11 -O2 -Wa,-a,-ad  try.cpp  | c++filt >try.lst  

如果在运行时对constexpr函数进行了求值，那么您将在程序集列表try.lst中看到编译后的函数和调用指令（x86上的call function_name）（请注意，c++filt命令已取消修饰链接器名称）

---

有趣的是，如果编译时没有优化（没有-O2或-O3选项），我总是会看到调用。

只需将其放入constexpr变量中即可

constexpr StringID id("hello world"); 
constexpr int ix = StringLengthCExpr("hello world");

constexpr变量始终是实常量表达式。如果它进行编译，则在编译时进行计算。

将来（c++20）可以使用说明符声明函数，该函数必须在编译时进行计算，因此需要上下文

consteval说明符将函数或函数模板声明为 立即函数，即对该函数的每次调用都必须 （直接或间接）生成编译时常量表达式

cppreference中的示例（请参阅）：

---

在一个不相关的注释中，以下划线和大写字母开头的符号是保留的。您是否打开了optimi

constexpr StringID id("hello world"); 
constexpr int ix = StringLengthCExpr("hello world");

consteval int sqr(int n) {
  return n*n;
}
constexpr int r = sqr(100);  // OK

int x = 100;
int r2 = sqr(x);  // Error: Call does not produce a constant

consteval int sqrsqr(int n) {
  return sqr(sqr(n)); // Not a constant expression at this point, but OK
}

constexpr int dblsqr(int n) {
  return 2*sqr(n); // Error: Enclosing function is not consteval and sqr(n) is not a constant
}