{"draftJsState":{"blocks":[{"data":{"image":{"id":"62b8334d557ea1026bed7e17"}},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"","type":"atomic:image","key":"9luth"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":0,"length":22,"offset":10}],"inlineStyleRanges":[],"text":"Источник: Nuances of Programming","type":"unstyled","key":"31q5v"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Новички могут путать спецификатор constexpr, появившийся в C++ с версии 11, с похожим на него квалификатором const.","type":"unstyled","key":"3oqjs"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"constexpr обозначает константное выражение и используется для определения переменной или функции в качестве константного выражения, которое может вычисляться на этапе компиляции. Это его главная особенность — код может быть выполнен до его запуска.","type":"unstyled","key":"1j7iv"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"constexpr можно использовать с переменными и функциями, в том числе конструкторами и операторами if. Разберемся в этом подробнее.","type":"unstyled","key":"gf21"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":10,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Переменные","type":"header-three","key":"f3f7l"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Квалификатор const указывает компиляторам и другим программистам, что переменная доступна только для чтения. Любая попытка изменить ее приведет к ошибке компиляции.","type":"unstyled","key":"11pkf"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В данном случае constexpr похож на const тем, что подразумевает const. Его тоже нельзя изменить. Разница в том, что const может быть вычислен как на стадии компиляции, так при выполнении программы, в зависимости от выбранного варианта инициализации.","type":"unstyled","key":"32gnt"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"int main() {\n const int val = 1 + 2;\n return 0;\n}","type":"unstyled","key":"f4ivt"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В этом примере val вычисляется во время компиляции. При выполнении кода val всегда равно 3. Однако в следующем примере val вычисляется во время выполнения кода, поскольку включает вызов функции.","type":"unstyled","key":"7cd6r"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"int Sum(const int a, const int b) {\n return a + b;\n}\n\nint main(int argc, char **argv) {\n const int val = Sum(1, 2);\n return 0;\n}","type":"unstyled","key":"8bie6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Поскольку первый пример вычисляется во время компиляции, мы можем заменить его на constexpr.","type":"unstyled","key":"60vv9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"int main() {\n constexpr int val = 1 + 2;\n return 0;\n}","type":"unstyled","key":"fi5rm"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но это не применимо ко второму примеру. Мы получим ошибку компиляции из-за невозможности вычисления на этом этапе.","type":"unstyled","key":"9khhu"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"error: call to non-‘constexpr’ function ‘int Sum(int, int)’","type":"unstyled","key":"5no2k"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Чтобы устранить эту проблему в данном примере, можно преобразовать функцию в constexpr.","type":"unstyled","key":"atevc"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"constexpr int Sum(const int a, const int b) {\n return a + b;\n}\n\nconstexpr int main(int argc, char **argv) {\n const int val = Sum(1, 2);\n return 0;\n}","type":"unstyled","key":"dha5u"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Код выглядит так же, но теперь выполняется во время компиляции. При выполнении компилятор модифицирует код так:","type":"unstyled","key":"js6a"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"int main(int argc, char **argv) {\n int val = 3;\n return 0;\n}","type":"unstyled","key":"akhko"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Здесь не указаны const и constexpr, потому что после запуска программы они больше не используются. И const, и constexpr применяются только в процессе компиляции.","type":"unstyled","key":"2lq9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":22,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Функции и конструкторы","type":"header-three","key":"6u47d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"constexpr можно также использовать с функциями и конструкторами. Как и в предыдущем примере, можно определить функцию или конструктор как функцию constexpr.","type":"unstyled","key":"75s4g"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Функции constexpr отличаются гибкостью. Одна и та же функция может быть вычислена во время компиляции и выполнения. Все зависит от того, как они вызываются.","type":"unstyled","key":"34jas"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"constexpr int Sum(const int a, const int b) {\n return a + b;\n}\n\nint main(int argc, char **argv) {\n constexpr int val = Sum(1, 2);\n int var = 3;\n int val2 = Sum(val, var);\n \n return 0;\n}","type":"unstyled","key":"74ih6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В этом примере есть функция constexpr под названием Sum, которая вызывается в строках 6 и 8. Строка 6 вычисляется при компиляции (как и в примере предыдущего раздела), а строка 8 — при выполнении, поскольку включает неконстантную переменную var.","type":"unstyled","key":"2ok3i"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":1,"length":6,"offset":231}],"inlineStyleRanges":[],"text":"Очевидно, что функция constexpr весьма полезна. Мы можем предоставить компилятору выбор: вычислять ее при компиляции или при выполнении. Для вычисления во время компиляции должен выполняться целый ряд условий (подробнее об этом по ссылке).","type":"unstyled","key":"9aqbp"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":12,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Операторы if","type":"header-three","key":"49o7f"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Начиная с C++17, можно определять if-операторы constexpr. Если вы не часто сталкиваетесь с общим кодом в повседневной работе, то, возможно, пользуетесь этой возможностью. Чтобы выяснить, зачем она необходима, нужно понимать концепцию SFINAE (Substitution Failure is not an Error, ошибка замены не является ошибкой) в метапрограммировании шаблона C++.","type":"unstyled","key":"71uvn"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":23,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"SFINAE и std::enable_if","type":"header-three","key":"f4ph7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"При вызове функции компилятор должен выполнить проверку, чтобы узнать, какую из функций вызывать. Учитывайте перегрузку функций (function overloading), позволяющую давать нескольким функциям одинаковые имена. Говоря упрощенно, есть несколько шагов:","type":"unstyled","key":"c59gm"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Name lookup (поиск по имени);","type":"unordered-list-item","key":"7phuu"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Template Argument Deduction (дедукция аргумента шаблона);","type":"unordered-list-item","key":"40sih"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Template Argument Substitution (замена аргумента шаблона);","type":"unordered-list-item","key":"eoi51"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Overload Resolution (разрешение перегрузки).","type":"unordered-list-item","key":"dk9eq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В первых трех шагах создается набор функций перегрузки, которые будут использованы на последнем шаге. Overload Resolution выберет функцию с наиболее точно подходящими параметрами.","type":"unstyled","key":"req4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Алгоритм SFINAE проявляется на шаге 3 (Template Argument Substitution), когда функция-кандидат проваливает тест Substitution (замены). Ошибка компиляции не возникает, а функция просто удаляется из списка кандидатов, как в следующем примере.","type":"unstyled","key":"9q1ug"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Нам нужно написать общую функцию Square(), которая может быть как арифметического, так и определяемого пользователем типа. Определяемый пользователем тип — это шаблон класса, показанный ниже.","type":"unstyled","key":"5ssm1"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"template \nstruct Number {\n Number(const T& _val) :\n value(_val) {}\n\n T value;\n};","type":"unstyled","key":"5mtpp"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Если бы не поддержка этого шаблона класса, мы могли бы легко реализовать шаблон функции следующим образом.","type":"unstyled","key":"f81o7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"template\nT Square(const T& t) {\n return t * t;\n}","type":"unstyled","key":"bmkt8"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Однако этот шаблон функции не работает, когда ему передается объект типа Number.","type":"unstyled","key":"6520i"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"int integer_num = 5;\nfloat floating_num = 5.0;\nbool boolean = true;\nNumber number_int(5);\n\nauto res = Square(integer_num); // вызов int Square(int);\nauto res2 = Square(floating_num); // вызов float Square(float);\nauto res3 = Square(boolean); // вызов bool Square(bool);\nauto res4 = Square(number_int); // вызов Number Square(Number); \n // ошибка компиляции, не найден operator*","type":"unstyled","key":"dpide"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Строка 9 не скомпилируется, потому что Number не реализует operator*.","type":"unstyled","key":"7lsb5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Для решения этой проблемы нужно знать тип, переданный шаблону функции Square(), и добавить в него оператор проверки if-else, который будет вычисляться во время компиляции:","type":"unstyled","key":"ai7na"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"template\nT Square(const T& t) {\n if (std::is_arithmetic::value) {\n return t * t;\n } else {\n return t.value * t.value;\n }\n}","type":"unstyled","key":"2o2it"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Но такое решение не работает: при вызове, например с int, эта функция пытается найти int.value, которого не существует. Чтобы увидеть это более четко, смотрим результат создания экземпляра шаблона.","type":"unstyled","key":"60d5f"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"int Square(const int& t) {\n if (true) {\n return t * t;\n } else {\n return t.value * t.value;\n }\n}","type":"unstyled","key":"7n11c"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Теперь понятно, почему он не работает. Часть else не удалена из функции, и мы получаем ошибку компиляции.","type":"unstyled","key":"easlh"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"error: request for member ‘value’ in ‘t’, which is of non-class type ‘const int’","type":"unstyled","key":"100nn"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Чтобы решить эту проблему, нужны два шаблона функций, проверяющих, является ли передаваемый тип арифметическим.","type":"unstyled","key":"qnlf"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"template\ntypename std::enable_if::value, T>::type Square(const T& t) {\n return t * t;\n}\n\ntemplate\ntypename std::enable_if::value, T>::type Square(const T& t) {\n return t.value * t.value;\n}","type":"unstyled","key":"en035"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":1,"offset":96,"style":"BOLD"},{"length":16,"offset":98,"style":"BOLD"},{"length":6,"offset":178,"style":"BOLD"},{"length":8,"offset":212,"style":"BOLD"},{"length":7,"offset":246,"style":"BOLD"},{"length":18,"offset":96,"style":"ITALIC"},{"length":6,"offset":178,"style":"ITALIC"},{"length":9,"offset":211,"style":"ITALIC"},{"length":7,"offset":246,"style":"ITALIC"}],"text":"Здесь указаны два шаблона функций: для арифметических и неарифметических типов. У std::enable_if с typedef :: type, если ему передается значение true, будет спецификатор доступа public. В противном случае члены с typedef с спецификатором доступа public будут отсутствовать.","type":"unstyled","key":"1fea7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"При передаче Number в Square() первый шаблон функции завершает замену шаблона с ошибкой, а второй — успешно. Ошибки для первой функции не возникает, она просто удаляется из списка функций-кандидатов. Затем компилятор выбирает вторую функцию.","type":"unstyled","key":"co1ds"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"С помощью двух и более шаблонов функций с std::enable_if мы в некотором роде имитируем if-else во время компиляции.","type":"unstyled","key":"bn9d4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":41,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Как оператор constexpr if улучшает SFINAE","type":"header-three","key":"2slmi"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Взаимодействие SFINAE и std::enable_if работает и часто используется, но не очень интуитивно понятно. Такой излишне подробный код и незнакомый синтаксис порой трудно читать.","type":"unstyled","key":"6boe5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Сделать его более читаемым, начиная с C++17, позволяют if-операторы constexpr. Можно использовать настоящий if-else во время компиляции в одной функции, а не имитировать его, используя несколько функций с std::enable_if. Ниже показана реализация с помощью if-оператора constexpr.","type":"unstyled","key":"3skr6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"template\nT Square(const T& t) {\n if constexpr (std::is_arithmetic::value) {\n return t * t;\n } else {\n return t.value * t.value;\n }\n}","type":"unstyled","key":"73h7o"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В этом примере используется только один шаблон функции, который к тому же намного ближе к знакомому нам оператору if-else. Этот способ работает, потому что компилятор берет только ветку с истинным условием (true) и отбрасывает другие.","type":"unstyled","key":"1cfcu"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":6,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Выводы","type":"header-three","key":"7ib1g"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"При использовании для переменных constexpr подразумевает const. Главная особенность заключается в том, что переменные constexpr вычисляются на этапе компиляции.","type":"unordered-list-item","key":"978gr"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Спецификатор constexpr может использоваться с функциями и конструкторами. В отличие от функций, возвращающих const, использование constexpr в этом случае позволяет вычислять функции и конструкторы на этапе компиляции (если это возможно).","type":"unordered-list-item","key":"dikj"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Чтобы улучшить читаемость кода, constexpr можно использовать для исполняемого во время компиляции if-else вместо обычной имитации с помощью SFINAE и std::enable_if.","type":"unordered-list-item","key":"ak7hq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Читайте также:","type":"unstyled","key":"e2nrk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":2,"length":56,"offset":0}],"inlineStyleRanges":[],"text":"Google Test: интеграция модульных тестов в C/C++ проекты","type":"unordered-list-item","key":"d9g99"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":3,"length":38,"offset":0}],"inlineStyleRanges":[],"text":"Как работает программа «Hello World!»?","type":"unordered-list-item","key":"5caps"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":4,"length":58,"offset":0}],"inlineStyleRanges":[],"text":"Возможности C++, о которых должен знать каждый разработчик","type":"unordered-list-item","key":"fc77c"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":5,"length":8,"offset":14},{"key":6,"length":2,"offset":24}],"inlineStyleRanges":[],"text":"Читайте нас в Telegram, VK","type":"unstyled","key":"8duks"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":7,"length":12,"offset":15},{"key":8,"length":33,"offset":29}],"inlineStyleRanges":[{"length":14,"offset":0,"style":"ITALIC"}],"text":"Перевод статьи Debby Nirwan: C++ constexpr: What It Really Is?","type":"unstyled","key":"hh82"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"","type":"marker","key":"QzDeS8lY6Y44YVnM1qUX"}],"entityMap":{"0":{"data":{"url":"https://nuancesprog.ru/p/15877/"},"mutability":"MUTABLE","type":"LINK"},"1":{"data":{"href":"https://en.cppreference.com/w/cpp/language/constexpr","url":"https://en.cppreference.com/w/cpp/language/constexpr"},"mutability":"MUTABLE","type":"LINK"},"2":{"data":{"href":"https://nuancesprog.ru/p/15603/","url":"https://nuancesprog.ru/p/15603/"},"mutability":"MUTABLE","type":"LINK"},"3":{"data":{"href":"https://nuancesprog.ru/p/8609/","url":"https://nuancesprog.ru/p/8609/"},"mutability":"MUTABLE","type":"LINK"},"4":{"data":{"href":"https://nuancesprog.ru/p/4167/","url":"https://nuancesprog.ru/p/4167/"},"mutability":"MUTABLE","type":"LINK"},"5":{"data":{"href":"https://t.me/nuancesproghumor","url":"https://t.me/nuancesproghumor"},"mutability":"MUTABLE","type":"LINK"},"6":{"data":{"href":"https://vk.com/nuancesprog","url":"https://vk.com/nuancesprog"},"mutability":"MUTABLE","type":"LINK"},"7":{"data":{"href":"https://debby-nirwan.medium.com/","url":"https://debby-nirwan.medium.com/"},"mutability":"MUTABLE","type":"LINK"},"8":{"data":{"href":"https://betterprogramming.pub/c-constexpr-what-it-really-is-d6ca81023dcd","url":"https://betterprogramming.pub/c-constexpr-what-it-really-is-d6ca81023dcd"},"mutability":"MUTABLE","type":"LINK"}}},"mentions":[]}