如何快速评估const expr

我一直在尝试在编译时求值的const表达式。但是我玩了一个在编译时执行起来似乎很快的示例。

#include<iostream> 

constexpr long int fib(int n) { 
    return (n <= 1)? n : fib(n-1) + fib(n-2); 
} 

int main () {  
    long int res = fib(45); 
    std::cout << res; 
    return 0; 
} 

当我运行此代码时，大约需要7秒钟才能运行。到目前为止，一切都很好。但是当我切换long int res = fib(45)到const long int res = fib(45)它时，甚至不需要一秒钟。据我了解，它是在编译时评估的。 但是编译大约需要0.3秒

编译器如何如此迅速地进行评估，但是在运行时却要花费更多的时间？我正在使用gcc 5.4.0。

编译器缓存较小的值，不需要像运行时版本那样重新计算。
（优化程序非常好，它会生成很多代码，包括一些特殊情况下的骗术，这对我来说是难以理解的；幼稚的2 ^ 45递归将花费数小时。）

如果还存储以前的值：

int cache[100] = {1, 1};

long int fib(int n) {
    int res = cache[n];
    return res ? res : (cache[n] = fib(n-1) + fib(n-2));
} 

运行时版本比编译器快得多。

您可能会发现有趣的是5.4功能并未完全消除，为此您至少需要6.1。

我认为没有任何缓存发生。我坚信优化器足够聪明，可以证明fib(n - 2)和之间的关系，并且fib(n-1)完全避免了第二次调用。这是GCC 5.4输出（从Godbolt获得），不包含constexpr-O2：

fib(long):
        cmp     rdi, 1
        push    r12
        mov     r12, rdi
        push    rbp
        push    rbx
        jle     .L4
        mov     rbx, rdi
        xor     ebp, ebp
.L3:
        lea     rdi, [rbx-1]
        sub     rbx, 2
        call    fib(long)
        add     rbp, rax
        cmp     rbx, 1
        jg      .L3
        and     r12d, 1
.L2:
        lea     rax, [r12+rbp]
        pop     rbx
        pop     rbp
        pop     r12
        ret
.L4:
        xor     ebp, ebp
        jmp     .L2

我必须承认，我不了解-O3的输出-生成的代码非常复杂，具有大量的内存访问和指针算术，并且很可能使用这些设置进行了一些缓存（内存化）。