用constexpr编译时间哈希

Question

我在用于在编译时创建SDBM哈希的书中找到了此示例/类。 不幸的是，它无法编译（无论是c ++ 11还是c ++ 14）。 我收到error: call to non-constexpr function 。 我做了一些尝试，但似乎无法完成这项工作。 所以这是我的问题：

1. 为什么它不起作用？如何解决？ （对不起，我知道这是一个普遍的问题，但至少在特定情况下如此）

完整（不起作用）的示例供您测试：

#include <iostream>

template <int stringLength>
struct SDBMCalculator
{
    static inline int Calculate(const char* const stringToHash, int& value)
    {
            int character = SDBMCalculator<stringLength - 1>::Calculate(stringToHash, value);
            value = character + (value << 6) + (value << 16) - value;
            std::cout << static_cast<char>(character) << std::endl << value << std::endl << std::endl;
            return stringToHash[stringLength - 1];
    }

    static inline int CalculateValue(const char* const stringToHash)
    {
            int value = 0;
            int character = SDBMCalculator<stringLength>::Calculate(stringToHash, value);
            value = character + (value << 6) + (value << 16) - value;
            std::cout << static_cast<char>(character) << std::endl << value << std::endl << std::endl;
            return value;
    }
};

template <>
struct SDBMCalculator<1>
{
    static inline int Calculate(const char* const stringToHash, int& value)
    {
            return stringToHash[0];
    }
};


int main()
{
  constexpr int eventID = SDBMCalculator<5>::CalculateValue("Hello");
  std::cout << eventID << std::endl;
}

非常感谢您的时间和精力！

Answer 1

阅读错误消息：在评估constexpr值时正在调用非constexpr函数。 您是否尝试解决该问题？

当您将所有相关函数用作constexpr您还会遇到一些其他错误，请注意。 一些说明：

• 确保使用-std=c++14编译。 C ++ 11对此还不够好。
• 从SDBMCalculator函数中删除std::cout上的所有操作-编译时不允许这些操作

• 在所有相关计算中将int更改为unsigned int 。 当int类型的左移溢出时，您将得到未定义的行为。 无符号类型的左移取模取其最大值+1。

   error: shift expression '(4723229 << 16)' overflows constexpr int eventID = SDBMCalculator<5>::CalculateValue("Hello") 

通过以上所有修复，您的代码将可以使用。 我得到结果：

2873473298

Answer 2

因此，如http://en.cppreference.com ：

constexpr变量必须满足以下要求：

初始化的完整表达式（包括所有隐式转换，构造函数调用等）必须为常量表达式

在assign表达式内：

constexpr int eventID = SDBMCalculator<5>::CalculateValue("Hello");

我们使用未用constexpr标记的CalculateValue 。

然后我们有两个选择：

• 只需将constexpr更改为const

• 或者尝试使CalculateValue成为constexpr函数

由于第一个确实很无聊，所以我们将重点放在第二个上，以更好地了解常量表达式的工作原理！

因此，我们首先将CalculateValue标记为constexpr

static constexpr inline int CalculateValue(const char* const stringToHash)

现在， CalculateValue必须仅调用constexpr函数。 因此我们也必须使Calculate constexpr 。

static constexpr inline int Calculate(const char* const stringToHash, int& value)

这会触发很多编译器错误。

令人惊讶的是，我们可以注意到，将流放入constexpr中并不是一件好事，因为对流的操作未用constexpr标记。 （ operator<<就像普通函数一样，它不是constexpr）。

因此，我们从那里删除std::cout ！

好吧，差不多了。 我们还必须Calculate在SDBMCalculator<1>一个constexpr太多，因为它可以通过两种计算函数被调用。

最终代码如下所示：

#include <iostream>

template <int stringLength>
struct SDBMCalculator
{
    static constexpr inline int Calculate(const char* const stringToHash, int& value)
    {
            int character = SDBMCalculator<stringLength - 1>::Calculate(stringToHash, value);
            value = character + (value << 6) + (value << 16) - value;
            return stringToHash[stringLength - 1];
    }

    static constexpr inline int CalculateValue(const char* const stringToHash)
    {
            int value = 0;
            int character = SDBMCalculator<stringLength>::Calculate(stringToHash, value);
            value = character + (value << 6) + (value << 16) - value;
            return value;
    }
};

template <>
struct SDBMCalculator<1>
{
    static constexpr inline int Calculate(const char* const stringToHash, int& value)
    {
            return stringToHash[0];
    }
};


int main()
{
  constexpr int eventID = SDBMCalculator<5>::CalculateValue("Hello");
  std::cout << eventID << std::endl;
}

当然， 它不会编译！ 我们得到：

错误：移位表达式'（4723229 << 16）'溢出[-fpermissive]

值=字符+（值<< 6）+（值<< 16）-值;

这是因为编译器不希望常量表达式中有溢出。

在编译代码时，我们可以不安全地忽略此错误，添加-fpermissive标志。

g++ example.cpp -o example.exe -fpermissive

现在，它可以编译并正常运行了！ 常量表达式修饰符使编译器在编译时计算哈希值。

很好，因为我们不会为此浪费运行时资源，但是如果您使用大量此类模板和constexprs，并使编译器计算出所有内容，那将是致命的缓慢编译！

希望您现在更好地了解constexpr行为:)