c++ - 为什么 clang 不使用斐波那契的 constexpr 版本计算 fibonacci(500)？

Question

我正在尝试使用 constexpr:

#include <iostream>

constexpr long long fibonacci(const int x)
{
    return x <= 1 ? 1 : fibonacci(x - 1) + fibonacci(x - 2);
}

int main()
{
    const long long lol = fibonacci(500);
    std::cout << lol << std::endl;
}

所以我希望在编译时计算lol:

toogy@stewie
» g++ -std=c++14 -g src/test.cc -o test.out
toogy@stewie
» ./test.out 
4859788740867454402

它与 g++ 一起工作得非常好。在编译时，它甚至会做一些内存，优化这个蹩脚的斐波那契函数，然后立即计算 fibonacci(500)。

然后我尝试使用 clang++:

toogy@stewie
» clang++ -std=c++1y -g src/test.cc -o test.out 
toogy@stewie
» ./test.out
... very long

lol 不是在编译时由 clang++ 计算的(由 gdb 证明)。 为什么？

Answer 1

它达到了 clang 的最大递归深度。您可以通过将 lol 设为 constexpr 来强制在编译时对其求值，即:

constexpr long long lol = fibonacci(500);

这样做并使用 clang++ -std=c++11 t.cpp 编译会给出错误:

t.cpp:10:25: error: constexpr variable 'lol' must be initialized by a constant
      expression
    constexpr long long lol = fib(500);
                        ^     ~~~~~~~~
t.cpp:4:1: note: constexpr evaluation hit maximum step limit; possible infinite
      loop?
{
^
t.cpp:5:38: note: in call to 'fib(4)'
    return x <= 1 ? 1 : fib(x - 1) + fib(x - 2);
                                     ^
t.cpp:5:25: note: in call to 'fib(6)'
    return x <= 1 ? 1 : fib(x - 1) + fib(x - 2);
                        ^
t.cpp:5:38: note: in call to 'fib(7)'
    return x <= 1 ? 1 : fib(x - 1) + fib(x - 2);
                                     ^
t.cpp:5:25: note: in call to 'fib(9)'
    return x <= 1 ? 1 : fib(x - 1) + fib(x - 2);
                        ^
t.cpp:5:25: note: in call to 'fib(10)'
t.cpp:5:25: note: (skipping 480 calls in backtrace; use
      -fconstexpr-backtrace-limit=0 to see all)
t.cpp:5:25: note: in call to 'fib(496)'
t.cpp:5:25: note: in call to 'fib(497)'
t.cpp:5:25: note: in call to 'fib(498)'
t.cpp:5:25: note: in call to 'fib(499)'
t.cpp:10:31: note: in call to 'fib(500)'
    constexpr long long lol = fib(500);
                              ^
1 error generated.

Clang 不能(使用默认编译器标志；尽管我仍然无法使用 -fconstexpr-depth=1000000000(即 10 亿)对其进行编译)评估 fibonacci(500 ) 在编译时执行，因此它会在运行时使用您发布的代码执行此操作。正如@Streppel 链接到的那样，您可以使用 -fconstexpr-depth=N 编译器标志增加常量表达式的最大递归深度。

然而，第 500 个斐波那契数很大*，所以这肯定会溢出，这是有符号整数的未定义行为(所以所有的赌注都没有了，真的)。 ( But you can do it if you use template metaprogramming )

^{* as in 105 digits huge : 1394232245616978801397243828704072839500702565876973072641089629483255716228632906915557658876222521294125}