在 constexpr 评估上分支/在 constexpr 上重载

Question

设置：

我有一个使用 SIMD 内在函数的函数，想在一些 constexpr 函数中使用它。

为此，我需要将其设为 constexpr。但是，SIMD 内在函数没有标记为 constexpr，编译器的常量求值器无法处理它们。

我尝试用执行相同操作的 C++ constexpr 实现替换 SIMD 内在函数。该函数在运行时变慢了 3.5 倍，但我能够在编译时使用它（是吗？）。

问题：

如何在常量表达式中使用这个函数，而不会在运行时减慢我的程序？

一些想法：

为编译器常量表达式求值器添加对所有 SIMD 内在函数的常量求值支持，适用于所有编译器：可能是正确的解决方案，但却是一项不可能完成的艰巨任务。

更务实的解决方案是：

根据函数是否在常量表达式中执行来重载函数（即提供一个 constexpr 和一个非 constexpr 版本）。
或者，以某种方式在 constexpr 和运行-time 实现之间的 constexpr 函数内部分支（即，在分支中检测函数是否在常量表达式内部执行）。

无论如何，我愿意接受任何能解决我的问题的建议。

提示:

@RMartinhoFernandes 在 Lounge 中建议使用 __builtin_constant_p 来检测函数参数是否都是常量表达式，在这种情况下，编译器有望至少尝试在编译时评估函数。

尝试失败:

@Jarod42 提出了直接使用两个独立函数的建议。我想简要地指出为什么这行不通，因为它不是微不足道的。此解决方案假定在调用站点已知函数是否将被 constexpr 评估。但这种情况并非如此。考虑一个调用我的 constexpr 函数，它应该选择我的函数的哪个版本？它必须选择 constexpr 一个才能编译，但是 "outer" constexpr 函数仍然可以在运行时计算。在那种情况下，它将使用 "slow" 编译时实现，因此，这种方法不能解决问题。

Answer 1

我会这样做

constexpr int doit(int input, bool inconst = false) {
   return inconst ? doitconsty(input) : doitfast(input);
}

如果对 doit 的调用在 constexpr 函数内部，可以在运行时或编译时调用它来执行某些操作，只需转发标志

constexpr int f(int n, bool inconst = false) {
   /* ... */
   int importantInt = doit(n / 42, inconst);
   /* ... */
   return magicResult;
}

任何 constexpr 评估都有它开始的地方，如果我没记错的话。将 inconst 传递到那里

enum foo { bar = f(256, true) }

如果您在运行时世界中，只需调用 f 就像调用其他任何东西一样

int main() { std::cout << "test-case: " << f(256); }

需要注意的是，这对运算符不起作用，因为你不能在那里添加布尔参数。相反，您可以以某种不同的方式传递值，如果这适合您（对于像 int 和 bool 这样的原始值，我们也不能重载运算符）。

template<typename T>
struct maybe_const_value {
   T t;
   bool isconst;
};

enum foo { bar = maybe_const_value{256, true} % magicTransform }; 

int main() { return maybe_const_value{265} % magicTransform; }

运算符函数然后可以检查 input.isconst 并使用 input.t 作为实际值。

在 constexpr 评估上分支/在 constexpr 上重载

Branching on constexpr evaluation / overloading on constexpr

c++

simd

intrinsics

constexpr

c++14