c++ - 如何减少 constexpr 函数的编译时间？

Question

假设我们想在编译时建立一个非平凡的表

template<int N, int M>
constexpr auto foo()
{
    std::array<std::array<int, N>, M> a = {};
    for(int m = 1; m < M; m++)
        for(int n = 1; n < N; n++)
        {
            // For exposition only
            auto x = (m ^ 42) + (n << 3) - m;
            auto y = (n ^ 420) + (m % 420);
            a[m][n] = (a[(x + m) % m][(y + n) % n] + (x ^ y)) % 0xFACADE;
        }
    return a;
}

constexpr auto bar(int n, int m)
{
    constexpr auto dim = /* something */;
    constexpr auto table = foo<dim, dim>();
    return table[n][m];
}

It doesn't take much将编译时间推到最高点。另一种方法是通过脚本将表生成为源代码，这显然不太好。

如何减少此类函数的编译时间？

---

一些动机

constexpr 函数与常规函数有很大不同，与常规函数相比极其缓慢。除了由编译器执行之外，它们还具有边界检查、溢出检查和几乎所有 UB 预防检查。我怀疑这会使从常规函数中收集到的大多数直觉变得毫无用处。

Answer 1

我想编译器只是优化了以下几点，所以你可能没有任何优势，但是:

1) m ^ 42和 m % 420不依赖于 n , 所以你可以在内循环之外计算它们

2) 如果我没记错的话，

(x + m) % m  ==  x % m + m % m
             ==  x % m + 0
             ==  x % m

和

(y + n) % n  ==  y % n + n % n
             ==  y % n + 0
             ==  y % n

3) 你可以尝试添加一些const至 auto变量。

所以你可以试试

template <int N, int M>
constexpr auto foo ()
{
    std::array<std::array<int, N>, M> a = {};

    for(int m = 1; m < M; m++)
    {
        auto const m42 = m ^ 42;
        auto const m420 = m % 420;

        for(int n = 1; n < N; n++)
        {
            // For exposition only
            auto const x = m42 + (n << 3) - m;
            auto const y = (n ^ 420) + m420;
            a[m][n] = (a[x % m][y % n] + (x ^ y)) % 0xFACADE;
        }
    }
    return a;
}

如果可行，您可以尝试处理 x % m , 拆分组件 x不依赖于 n ( m42 - m ) 和从属 ( n << 3 )，因此您可以计算 x % m 的一部分在内循环之外。