C++11：constexpr构造函数性能

Question

我有点困惑constepxt ctors的含义。

以下代码是否和原代码一样快（或更快）？

while(true)
{
   constexpr std::chrono::hours one_hour(1);
   ..
}

比起（仅创建一个实例）：

while(true)
{
   static constexpr std::chrono::hours one_hour(1);
   ..
}

换句话说，constexpr构造函数是否意味着完全没有运行时开销？

- GabiMe

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生成两种选择的汇编代码，包括未优化和优化的，并检查它们之间的差异。我敢打赌，至少对于优化后的代码，不会有任何差别。 - Some programmer dude

没错。但我对这个概念很感兴趣。constexpr构造函数是否意味着完全没有运行时开销？ - GabiMe

Answer 1

constexpr构造函数是否意味着完全没有运行时开销？

当你有疑问时，你总是可以进行检查；例如：

#include <chrono>

template <long Long>
class dummy { };

int main() {

  constexpr std::chrono::hours one_hour(1);

  dummy<one_hour.count()> d; 
}

这段话的意思是：代码能够编译通过，这意味着one_hour是一个编译时常量，因此在运行时没有任何额外的开销。

- Ali

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“is a compile time constant and as such, has no runtime overhead whatsoever” - 不完全是这样。它必须存在于应用程序中，就像在运行时初始化的值一样。constexpr 基本上表示该值在编译时作为常量可用。 - Maxim Egorushkin

“它必须存在于应用程序中”并非一定如此。如果编译器能够验证您从未获取其地址，我相信它可以将所有one_hour的出现替换为类似于#define one_hour 1的宏。在我的机器上，它确实这样做了；我查看了汇编代码。 - Ali

你是对的。我指的是它必须存在于应用程序中，即作为一个对象存在（如果地址被占用），或者其值硬编码在机器代码中（如果它被使用）。 - Maxim Egorushkin

@MaximYegorushkin 同意。但是你怎么可能做得比那更好呢？:) 在我看来，这意味着没有额外开销。如果您认为这种措辞令人困惑或错误，请提出更好的建议。 - Ali

正如我之前提到的，std::chrono 的持续时间和时间点只是整数的包装器，使用硬编码整数值或仅在运行时已知的值可能没有太大区别。当进行算术运算时，CPU 仍然必须将其加载到寄存器中。但是，我同意您的观点，如果该值在编译时已知，则某些操作可以更有效地完成，例如，如果它是2的幂，则所有乘法/除法都可以转换为更便宜的寄存器移位。 - Maxim Egorushkin

Answer 2

在这里添加constexpr并不会有太大的区别，因为std::chrono的持续时间和时间点只包含一个整数成员。换句话说，初始化的性能与int相同。

- Maxim Egorushkin