constexpr与纯函数之间的关系

Question

我是对的，那个：

• 使用constexpr定义的任何函数都是纯函数 ，并且
• 如果编译器的价格不是很高，那么任何纯函数都可以并且必须用constexpr定义。

如果是这样，为什么用constexpr定义<cmath>的函数？

Answer 1

要添加其他人所说的内容，请考虑以下constexpr功能模板：

template <typename T>
constexpr T add(T x, T y) { return x + y; }

此constexpr函数模板在某些情况下可用于常量表达式（例如，其中T为int ）但在其他情况下不可用（例如，其中T是具有未声明为constexpr的operator+重载的类类型）。

constexpr并不意味着该函数始终可用于常量表达式，这意味着该函数可用于常量表达式。

（有类似的例子涉及非模板函数。）

Answer 2

除了之前的答案之外：函数上的constexpr极大地限制了它的实现：它的主体必须对编译器可见（内联），并且必须只包含一个return语句。 如果你能正确实现sqrt（）或sin（）并仍然满足最后一个条件，我会感到惊讶。

Answer 3

constexpr函数pure因为constexpr是编译器的一个提示， 如果函数的参数是常量， 那么在编译期间可以计算函数，并且函数体中提到的操作对于这些参数本身就是constexpr 。

后者使用模板代码，允许我们演示一个不纯的constexpr函数：

template <typename T>
constexpr T add(T lhs, T rhs) { return lhs + rhs; }

用这种类型实例化

DebugInteger operator+(DebugInteger lhs, DebugInteger rhs) {
  printf("operator+ %i %i", lhs._value, rhs._value);
  return DebugInteger(lhs._value + rhs._value);
}

这里， operator+不是constexpr，因此可以读/写全局状态。

我们可以说constexpr函数在编译时进行评估是pure ......但就运行时而言，它只是被常量替换。

Answer 4

每个constexpr函数都是纯粹的，但不是每个纯函数都可以或应该是constexpr 。

[涉及constexpr函数模板的示例具有误导性，因为函数模板不是函数，它们是编译器可以生成函数的模式。 功能模板的结果，它们的专业化， 是功能，如果可能，它们将是constexpr 。]

纯函数是仅依赖于其参数或其他常量状态的函数。 这几乎是一个constexpr功能。 此外， constexpr函数必须在第一次使用之前定义（不仅声明）（但似乎允许递归），并且必须仅包含return语句。 这足以使允许的子集Turing-complete，但结果不一定是运行时最有效的形式。

这带给我们数学函数。 您可以实现constexpr sqrt()或sin() ，但是它们必须使用编译器可以在编译时评估的递归实现，而在运行时，这些将在一个汇编器操作中更好地实现。 由于constexpr使用的sqrt()和sin()很少，而且相距甚远，它能够更好地最大化的运行时性能相反，它要求的是不是一个形式constexpr能。

你可能想知道为什么你不能写一个constexpr版本的函数和一个在运行时使用的版本，我同意这样做很好，但是标准说你不能在constexpr过载。 也许在C ++ 17 ...