什么是编译时分支？

Question

有哪些技术 / c++语言特性可以提供编译时分支？

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以下是初步列出的一些（可能会有补充或更正）：

1. Overload resolution : Eg picking the version of the "best" suits the provided arguments

   void F(X& arg);
   void F(X&& arg); 
   

2. Template specialization : Creating code that runs for "special arguments" - a technique crucial for template metaprogramming and compile time recursion

   template<int N> struct A    { /* implementation */ };
   template<>      struct A<0> { /* specific  code */ };
   

3. SFINAE & expression sfinae : A special case of (1) that provides the tools for conditional interfaces.

   template<class C, class F>
   auto test(C c, F f) -> decltype((c->*f)(), void()); // 'C' is pointer type
   

- Nikos Athanasiou

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一个带有编译时表达式的简单 if 语句怎么样？ - NPE

@NPE：我认为 if 语句不能被视为编译时分支，因为即使 if 有一个常量表达式参数，两个分支都需要被编译。 - Mankarse

一般情况下是的，但在优化构建中，死代码可以被消除。 - Neil Kirk

@JamesKanze 它从重载解析中排除函数的方式（特别是在表达式 SFINAE 中）提供了一种看起来像编译时分支的方法论。当然，我发布的所有内容都可以讨论和进一步探索（这是问题的目标）。 - Nikos Athanasiou

条件运算符可以在编译时使用：int b[17 >= 12 ? 2 : 4];。 - Mankarse

Answer 1

你可以使用模板布尔参数来消除运行时分支（在发布版本中，死代码被消除）。

template <bool computeMaxNorm = false>
bool CheckConvergence() {

    if (computeMaxNorm) this->residual_max_norm = 0;

    for (size_t i = 0, I = this->X.Count(); i < I; ++i) {
        double abs_res = abs(this->F_X[i]);
        if (abs_res > this->convergenceCriterion) {
            this->isConverged = false;
            if (!computeMaxNorm) return false;
        }
        if (computeMaxNorm) {
            if (abs_res > this->residual_max_norm) this->residual_max_norm = abs_res;
        }
    }
    return this->isConverged = true;
}

problem.CheckConverge<false>()比problem.CheckConverge<true>()更快，而且这个特性不需要运行时间分支。

然而，CPU分支预测通常非常好，编译时的分支可能没有什么区别。

- ThreeStarProgrammer57

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我写了一些非常类似于这个的代码，并检查了输出二进制文件。if语句被删除，生成了两个单独的函数。一个用于true，另一个用于false。 - XPlatformer

是的，我倾向于滥用这个功能，将多个模板参数与标准参数混合使用。这样可以让您拥有两组默认参数。但这可能是一个不好的做法？ - ThreeStarProgrammer57

Answer 2

尽管不是严格的编译时分支，您可以添加第四个选项：

4) C++宏

  #if SOMETHING
    ...
  #else
    ...
  #endif

- 101010

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这是预处理器时间 - 实际上是文本替换。 - Nikos Athanasiou

是的，这就是我说的不是严格的编译时，尽管预处理是编译过程的一部分。 - 101010

编译器会在预处理器之后启动（如果按照您所说的方式，那么链接也是在编译过程中进行的）。 - Nikos Athanasiou

@NikosAthanasiou 在你的问题中，你说“编译时”预处理是在编译过程中进行的（即它发生在编译过程中），链接也是在编译过程中进行的。 - 101010

好的，我同意你的观点，预处理器元编程与模板元编程和生成式编程一起被广泛使用，因此尽管我不同意，但我必须承认这是一个需要考虑的工具。 - Nikos Athanasiou

严格来说，标准对九个翻译阶段的处理是平等的。尽管只有某些阶段是“编译”，但它们都有可能用于元编程，具有潜在的用途。 - Mankarse