使用 constexpr 或 struct 进行元编程

Question

我们刚刚开始学习 C++11 中的模板元编程。作为练习，我们编写了一个输出 int 值的二进制表示的程序。我们提出了两种可能的实现方式。第一个使用带有枚举值的递归，而第二个方法使用 constexpr 函数。

我们的期望是两种实现都产生相同大小的可执行文件。然而，第一个实现导致 9064 字节，而第二个实现有 9096 字节。我们不介意字节数的微小差异，但不了解导致差异的原因。

我们使用没有优化标志的 GCC 4.8.2 编译程序，但是，在 -O2 标志下发现了相同的结果。

#include <iostream>
using namespace std;

template <int val>
struct Bin
{
    enum { value = 10 * Bin<(val >> 1)>::value + (val & 1) };
};

template <>
struct Bin<0>
{
    enum { value = 0 };
};

constexpr int bin(int val)
{
  return val == 0 ? 0 : (10 * bin(val >> 1) + (val & 1));
}


int main()
{
  // Option 1
  cout << Bin<5>::value  << '\n'
       << Bin<27>::value << '\n';

  // Option 2
  cout << bin(5) << '\n'
       << bin(27) << '\n';
}

Answer 1

constexpr 函数可能在编译时计算。他们不需要。

对于您提供的代码，编译器实际上并没有这样做，bin 是在运行时被调用；这意味着该功能不能从程序集中丢弃。通过明确要求值是 constexpr 和

constexpr auto i = bin(5), j = bin(27);

对 bin 的调用是在编译时完成的，如 here 所示。随着

  cout << bin(5) << '\n'
      << bin(27) << '\n';

相关的发射代码是

movl , %edi # Parameter
callq   bin(int) # Here's the call to bin
movl    std::cout, %edi
movl    %eax, %esi
callq   std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int)
[...]
movl    , %edi # parameter
callq   bin(int) # call to bin
movq    %rbx, %rdi
movl    %eax, %esi
callq   std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int)

省略调用后，两个版本的大小相同。

使用 constexpr 或 struct 进行元编程

Metaprogramming with constexpr or struct

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