像 C++ constexpr 一样的 ANSI-C 常量表达式函数？

Question

简单地说，有没有一种 ANSI-C 方法可以使函数成为常量表达式？

纯 ANSI-C，但 GNU 扩展是可以接受的 - 但不是 C++。
最好不要依赖宏。
某些行为肯定类似于 C++ constexpr 并且不会在运行时解决。

背景：

我需要在没有浮点的嵌入式处理器中实现大量数学运算，因此我在我的应用程序中使用了定点。

不过，我不喜欢在我的头文件中看到神秘的常量。我的硬件需要几个浮点常量（例如 130.7 microseconds、0.2503 mJ），我真的希望能够读取（和更改）我的常量，因为列出了零件数据表值。

在给定的时刻，我的硬件需要使用这个常量，例如，填充一个定时器重载值，而且，由于这些值是常量，我想要这样的东西：

// Header file.
static const int values_table[] =
{
    _Time( 123.45 ),    // 123.45 microseconds.
    // ...
};

然后：

// Application source file.

int conv_to_timer( x ) { /* my calculations - all const. */ }

// ...

void my_code( void )
{
    // ...
    timer_reload = conv_to_timer( values_table[ index ] );

一种方法是让我的 _Time( x ) 宏来完成计时器值所需的所有计算，但它不灵活（即无法与外面的东西相比较）既不便携（不同的硬件需要不同的计算).

有什么优雅的方法建议吗？

Answer 1

TL;DR: 使用宏。

标准 C 没有 C++ constexpr 的直接模拟。最接近的是宏和内联函数，在这两者中，宏可以以某些内联函数不能使用的方式使用——特别是，内联函数不能用于 C 需要常量表达式的地方（嗯……听起来很相似到你知道的任何 C++ 关键字？），但另一方面，宏可以扩展为合适的表达式。

constexpr 被引入到 C++ 中主要是为了提供一种替代宏的方法，其中需要 non-trivial 但 compile-time-computable 表达式。我相信它们也有一些优点，例如它们可能导致在编译时计算的值类型，但这些似乎与您的特定情况无关。在从未引入 constexpr 的 C 中，宏仍然是标准方法。

您反对使用宏的主要理由似乎主要是代码风格。您观察到 C++ constexpr 函数的 body 可以在与它的 "calls" 不同的翻译单元中，这显然对您很有吸引力。但是请注意，如果这是您的选择，那么您仍然需要在使用它们的翻译单元中至少声明此类函数，因此您实际上不会节省太多很多方面的清洁度。此外，虽然每个翻译单元必须包含它使用的每个宏的 body，您仍然可以将宏定义隔离到单独的 header.

总的来说，我不认为避免使用宏——如果可以的话——真的会给你带来任何好处。我倾向于认为 C++ 社区对宏的普遍厌恶是 constexpr 与任何功能优势一样重要的动机。如果碰巧你被这种特殊的厌恶所困扰，那么你真的需要克服它才能在标准 C 中有效地编程。

Answer 2

相信你的优化器，然后验证。

C++ constexpr 是基于编译器已经进行的优化而设计的。如果你写：

int fac( int n ) {
  int r = 1;
  for (int i = 2; i < n; ++i)
    r*=i;
  return r;
}

然后做

printf("%d", fac(10));

适度优化设置下的编译器将评估对 fac 的调用，并将调用替换为 fac(10).

的常量 return 值

constexpr 的存在主要是为了允许 fac(10) 在语义不变的地方使用，比如 C++ 中数组的大小。所以在 C++ 中你可以这样做：

char buffer[fac(10)];

当且仅当 fac(10) 是 constexpr。（C 具有可变大小的数组）。

您可以将 _Time 编写为宏，或者您可以将其编写为 inline 函数并告诉您的编译器进行优化。然后检查生成的二进制文件，看它是否存储了具有最终值的数组。

宏也可以使用，但宏有常见的调试问题（我不知道有哪个编译器可以在宏搞砸时为您提供体面的步进），这使得它们不太适合复杂的代码。

了解 C++ 为您提供 constexpr 函数在编译时实际计算的零保证。它只是允许您在其他上下文中使用它，并且大多数编译器会为您预先计算它。

像 C++ constexpr 一样的 ANSI-C 常量表达式函数？

ANSI-C constant-expression function like C++ constexpr?

c

constants

c++11

ansi-c