c++ - 编译时循环优化

Question

我发现有点难以理解为什么以下结果会导致编译时计算。我读过this , this , this和关于 stackoverflow 的更多问题告诉我以下代码(至少根据我的理解)不应该在编译时计算，因为 while 循环(该代码只是说明问题的示例):

template< unsigned N >
constexpr unsigned isStringNice(const char (&arr)[N], unsigned pos = 0)
{
    //we do not like the 'D' char :)
    int currPos = 0;
    while(currPos < N){
        if(arr [currPos] == 'D'){
            throw 1;
        }
        currPos ++;
    }
    return 1;
}
constexpr unsigned isIdxValid( unsigned idx, unsigned len){
    return idx >= len?  throw 1 : idx;
}

template< unsigned N >
constexpr char nth_char(const char (&arr)[N], unsigned pos){
  return  isStringNice(arr),isIdxValid(pos, N),arr[pos];
}

int main(){

  constexpr char b = nth_char("ABC", 2);

  return b;
}

这会输出以下没有标志的 assembly代码(gcc 8.2，谢谢 Godbolt)主要:

push    rbp
mov     rbp, rsp
mov     BYTE PTR [rbp-1], 67
mov     eax, 67
pop     rbp
ret

和-O3

main:
        mov     eax, 67
        ret

注意那里没有跳转，while 条件下没有分支，什么都没有。我的印象是 for-loops和 while 循环 were not possible在编译时进行评估。但是，编译器 (gcc 8.2) 在编译时评估结果。我唯一的想法是这是由于循环展开而发生的，所以我尝试使用 -fno-unroll-loops，但这导致相同的汇编代码。另一方面，根据我的经验，这个标志更多更像是编译器建议而不是保证，即使设置了标志，gcc 仍可能展开循环。

我的问题的简短版本:我的 constexpr 函数中的 while 循环如何在编译时求值？

Answer 1

在 C++14 中，constexpr放宽了功能要求。

以前，在 C++11 中，constexpr 函数只能包含 typedef、static_assert 和 using，但只能包含一个返回声明。

在 C++14 中，可以在 constexpr 函数体中使用循环。

因为 b 被声明为 constexpr char，它必须在编译时被评估。然后编译器优化了 isStringNice 函数，因为它在运行时不被使用。