constexpr 说明符性能没有达到我在 C++ 中的期望

Posted 2023-02-22

【中文标题】constexpr 说明符性能没有达到我在 C++ 中的期望

【英文标题】：constexpr specifier performance didn't meet my expectations in C++

【发布时间】：2018-10-07 03:30:18

【问题描述】：

我刚刚了解到constexpr说明符函数可以在编译过程中运行，我尝试用Debug x86 Mode检查VS 2017的实际性能，结果显示它们之间的时间差异很小。它仍然经过了很多时间，而不是“0”。我是不是做错了什么，谁能帮帮我，非常感谢！

#include <iostream>
#include <time.h>

size_t r_fun(size_t n) noexcept

    if (n == 0) return 0;
    if (n == 1) return 1;
    return r_fun(n - 1) + r_fun(n - 2);


constexpr size_t c_fun(size_t n) noexcept

    if (n == 0) return 0;
    if (n == 1) return 1;
    return c_fun(n - 1) + c_fun(n - 2);



int main()

    clock_t start, finish;

    start = clock();
    auto r_x = r_fun(40);  
    finish = clock();
    std::cout <<"result:"<< r_x<< "\ttime:" << (double)(finish - start) << std::endl;

    start = clock();
    static const auto c_x = c_fun(40);
    finish = clock();
    std::cout << "result:" << c_x << "\ttime:" << (double)(finish - start) << std::endl;

    return 0;

【问题讨论】：

actual performance in VS 2017 with Debug x86 Mode, 在调试模式下不检查性能。

constexpr 不存在以提高性能。因此，在这种情况下它并没有提高性能（即使忽略调试构建）这一事实并不是该功能或其实现的问题。

【参考方案1】：

您的 constexpr 函数需要在编译器中进行太多计算，这就是编译器选择将其延迟到运行时执行的原因。

你可以改变这一行：

static const auto c_x = c_fun(40);

到：

constexpr auto c_x = c_fun(40);

查看编译器的输出。在铿锵声中，它告诉我：

note: constexpr evaluation hit maximum step limit;

c_x 确实是一个编译时常量，但由于实现限制，编译器无法计算它。请注意，您的函数具有指数级复杂性。

Everything will be fine 如果你将 40 更改为某个合理的数字，比如 10：

constexpr auto c_x = c_fun(10);

【讨论】：

即使是 40 岁的编译器也可以毫无问题地解决这个问题。例如g++ 8.1，显然可以归结为最终答案。这完全取决于您使用的工具链及其施加的限制。

@WhozCraig 对于clang，这个限制不能被选项覆盖，-fconstexpr-steps 选项的类型是int，这个函数需要long 步骤。 github.com/llvm-mirror/clang/blob/master/lib/Frontend/…。但总而言之，它依赖于实现。