在编译时计算C字符串的长度。这真的是constexpr吗？

我正在尝试在编译时计算字符串文字的长度。为此，我使用以下代码：

#include <cstdio>

int constexpr length(const char* str)
{
    return *str ? 1 + length(str + 1) : 0;
}

int main()
{
    printf("%d %d", length("abcd"), length("abcdefgh"));
}

一切正常，程序输出4和8。clang生成的汇编代码表明结果是在编译时计算的：

0x100000f5e:  leaq   0x35(%rip), %rdi          ; "%d %d"
0x100000f65:  movl   $0x4, %esi
0x100000f6a:  movl   $0x8, %edx
0x100000f6f:  xorl   %eax, %eax
0x100000f71:  callq  0x100000f7a               ; symbol stub for: printf

我的问题：标准是否保证length函数将在编译时进行评估？

如果这是真的，那么编译时间字符串文字计算的大门就为我打开了。例如，我可以在编译时计算哈希，等等。

不能保证在编译时对常量表达式进行求值，但是在C ++标准草案的“ 5.19 常量表达式”部分中，我们只有一个非规范性的引号，尽管如此：

[...]> [注意：常量表达式可以在翻译过程中求值。

您可以将结果分配给constexpr变量，以确保在编译时对其进行评估，我们可以从Bjarne Stroustrup的C ++ 11参考资料中看到这一点，该参考资料指出（强调我的意思）：

除了能够在编译时评估表达式之外，我们还希望能够要求在编译时评估表达式。变量定义前面的constexpr可以做到这一点（并暗示const）：

例如：

constexpr int len1 = length("abcd") ;

Bjarne Stroustrup在isocpp博客条目中总结了何时可以确保编译时间评估，并说：

[...]正确的答案-如Herb所说-根据标准，constexpr函数可以在编译时或运行时求值，除非将其用作常量表达式，在这种情况下，必须在编译时求值-时间。为了保证编译时评估，我们必须在需要常量表达式的地方使用它（例如，作为数组绑定或作为大小写标签），或者使用它来初始化constexpr。我希望没有一个自重的编译器会错过执行我最初所说的优化机会：“如果constexpr函数的所有参数都是常量表达式，则它会在编译时求值。”

因此，本文概述了在编译时应对其进行评估的两种情况：

1. 在需要常量表达式的地方使用它，这似乎在标准草案中使用短语shall be ... converted constant expression或的任何地方shall be ... constant expression，例如数组绑定。
2. 使用它来初始化constexpr我上面概述的。

找出constexpr函数调用是否导致核心常量表达式真的很容易还是仅仅对其进行优化，：

在需要常量表达式的上下文中使用它。

int main()
{
    constexpr int test_const = length("abcd");
    std::array<char,length("abcdefgh")> test_const2;
}

请注意，现代编译器（例如gcc-4.x）strlen在编译时就可以处理字符串文字，因为通常将其定义为内部函数。没有启用优化。尽管结果不是编译时间常数。

例如：

printf("%zu\n", strlen("abc"));

结果是：

movl    $3, %esi    # strlen("abc")
movl    $.LC0, %edi # "%zu\n"
movl    $0, %eax
call    printf

让我提出另一个函数，该函数在编译时无需递归地计算字符串的长度。

template< size_t N >
constexpr size_t length( char const (&)[N] )
{
  return N-1;
}

看看ideone的这个示例代码。

无法保证 constexpr尽管任何合理的编译器都会在适当的优化级别启用功能，但功能会在编译时进行评估。另一方面，模板参数必须在编译时评估。

我使用以下技巧在编译时强制进行评估。不幸的是，它仅适用于整数值（即不适用于浮点值）。

template<typename T, T V>
struct static_eval
{
  static constexpr T value = V;
};

现在，如果你写

if (static_eval<int, length("hello, world")>::value > 7) { ... }

您可以确定该if语句是一个编译时常量，没有运行时开销。

维基百科关于广义常量表达式的条目的简短解释：

在函数上使用constexpr对该函数的功能施加了一些限制。首先，该函数必须具有非空返回类型。其次，函数体无法声明变量或定义新类型。第三，主体可以仅包含声明，空语句和单个return语句。必须存在参数值，以便在参数替换后，return语句中的表达式生成一个常量表达式。

在constexpr函数定义之前使用关键字会指示编译器检查是否满足这些限制。如果是，并且使用常量调用该函数，则保证返回的值是常量，因此可以在需要常量表达式的任何地方使用。