我怎样才能在 constexpr 函数中有回退运行-time 实现

Question

上下文

我正在制作一个数学库，我需要使用 sqrt()。
由于 sqrt() 不是 constexpr 函数，我已经实现了 sqrt() 的 constexpr 版本，并且比使用汇编的 std::sqrt() 更快，因此必须在运行-时间。
现在，我正在使用所有这些来计算向量的长度，这个函数可以是 constexpr 因为我正在 constexpr 结构中的所有可能。

constexpr inline Real length() const { return const_sqrt<Real>(lengthSquared());}

如果在非 constexpr 上下文中调用 lenght() 函数，它会在运行-time 中简单地运行，但我有一个更快运行-执行时间sqrt()比const_sqrt().

问题

如何根据函数是在编译时还是运行时执行来切换使用一种实现还是另一种实现。
像这样：

constexpr inline Real length() const { 
    return IN_RUN_TIME 
         ? fast_sqrt<Real>(lengthSquared()) 
         : const_sqrt<Real>(lengthSquared());
}

Answer 1

在c++20中，函数std::is_constant_evaluated可用于此目的：

constexpr Real length() const { 
    return ! std::is_constant_evaluated()
         ? fast_sqrt(lengthSquared()) 
         : const_sqrt(lengthSquared());
}

据我所知，在 c++20 之前的版本中，无法实现这种效果，这就是将其添加到语言中的原因。

此外，请注意 constexpr 意味着 inline，因此该关键字在这里是多余的。

Answer 2

唯一符合标准的解决方案是使用 std::is_constant_evaluated, as :

constexpr inline Real length() const
{ 
    return std::is_constant_evaluated()
         ? fast_sqrt<Real>(lengthSquared()) 
         : const_sqrt<Real>(lengthSquared());
}

这种方法的问题在于，如果 length() 的 return 值用于初始化一个 constexpr 变量，否则需要为 constexpr.

这在 lengthSquared() 的值在编译时已知的情况下是次优的（因此可以使用 const_sqrt ），但是 return length() 的值不需要是 constexpr。然后 is_constant_evaluated 将 return false，因此将使用 fast_sqrt，不必要地将 ¹ 计算推迟到运行时。

解决方法是使用内置的非标准 GCC（也受 Clang 支持）：__builtin_constant_p。与 std::is_constant_evaluated 不同，它有一个 'expression' 参数并检查表达式的值在编译时是否已知（这可能取决于优化设置）。

我建议如果 __builtin_constant_p 可用，则应使用它，否则回退到 std::is_constant_evaluated。（如果您使用的是 C++20 之前的编译器，则此内置是您唯一的选择。）

#ifdef __GNUC__ // Defined by GCC and Clang
#define KNOWN_AT_COMPILE_TIME(...) __builtin_constant_p(__VA_ARGS__)
#else
#define KNOWN_AT_COMPILE_TIME(...) std::is_constant_evaluated()
#endif

constexpr inline Real length() const
{ 
    return KNOWN_AT_COMPILE_TIME(lengthSquared())
         ? fast_sqrt<Real>(lengthSquared()) 
         : const_sqrt<Real>(lengthSquared());
}

¹ 我假设 fast_sqrt 在编译时不起作用。否则没有必要单独 const_sqrt.

我怎样才能在 constexpr 函数中有回退运行-time 实现

How can I have a fallback run-time implementation in a constexpr function

c++

fallback

constexpr

上下文

问题

我怎样才能在 constexpr 函数中有回退 运行-time 实现

How can I have a fallback run-time implementation in a constexpr function

c++

fallback

constexpr

上下文

问题

我怎样才能在 constexpr 函数中有回退运行-time 实现