C++20 中 constexpr 虚函数的优点是什么？

Question

我可以很容易地说，通过将函数声明为 constexpr，我们在编译时对其进行评估，这在运行期间节省了时间，因为结果已经产生。

另一方面，虚函数需要在运行时间内解决。因此，我想我们不能摆脱解决过程。由于constexpr函数的机制，只有结果可以快速获取。

constexpr virtual 函数还有其他好处吗？

Answer 1

显而易见的好处是，您现在甚至可以在编译时调用虚函数。

struct Base {
    constexpr virtual int get() { return 1; }
    virtual ~Base() = default;
};

struct Child : Base {
    constexpr int get() override { return 2; }
};

constexpr int foo(bool b) {
    Base* ptr = b ? new Base() : new Child();
    auto res = ptr->get(); // this call is not possible prior to C++20
    delete ptr;

    return res;
}

constexpr auto BaseVal = foo(true);
constexpr auto ChildVal = foo(false);

您不能在 C++20 之前的常量表达式中通过基指针使用 get 函数。如果你做到了constexpr，你就可以。 Example.

现在想想我们可以在编译时从虚函数调用中获得什么好处：也许是编译时间。 C++基本上有两种机制来处理多态性：

模板，以及
虚函数。

两者解决的问题本质上是相同的，但在程序生命周期的不同阶段。当然，在编译时进行尽可能多的计算并因此在运行时具有最佳性能是很好的。但是，这并不总是一种可行的方法，因为由于模板的工作方式，编译时间可能会迅速增加。

猜测从这里开始。现在，如果我们拓宽可以调用虚函数的阶段并允许在编译时调用它们呢？在某些情况下，这将允许我们用虚函数调用替换大量递归或嵌套的模板。假设 constexpr 解释器比编译器递归解析模板更快，您可以看到一些编译时间减少。

当然，这种好处会被概念和模块带来的性能提升所掩盖。

另一个好处在于 constexpr 的一般性质：在不断评估期间禁止 UB。这意味着您可以使用一些静态断言检查您的虚函数是否没有 UB。

C++20 中 constexpr 虚函数的优点是什么？

What is the advantage of constexpr virtual functions in C++20?

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