在编译时，何时计算Constexpr函数？

Question

由于声明为constexpr的函数有可能在运行时调用，编译器根据哪些条件决定是在编译时还是在运行时计算它？

template<typename base_t, typename expo_t>
constexpr base_t POW(base_t base, expo_t expo)
{
    return (expo != 0 )? base * POW(base, expo -1) : 1;
}

int main(int argc, char** argv)
{
    int i = 0;
    std::cin >> i;

    std::cout << POW(i, 2) << std::endl;
    return 0;
}

在这种情况下，i在编译时是未知的，这可能是编译器将POW（）视为在运行时调用的常规函数的原因。然而，这种动态，尽管看起来很方便，却有一些不切实际的含义。例如，会不会有这样一种情况，我希望编译器在编译时计算一个常数表达式函数，而编译器决定将其视为正常函数，而它在编译时也可以工作？有什么已知的常见陷阱吗？

Answer 1

当需要常量表达式时，必须在编译时对函数求值。

保证这一点的最简单的方法是使用Constexpr值，或std::integral_constant：

constexpr auto result = POW(i, 2); // this should not compile since i is not a constant expression
std::cout << result << std::endl;

或：

std::cout << std::integral_constant<int, POW(i, 2)>::value << std::endl;

或

#define POW_C(base, power) (std::integral_constant<decltype(POW((base), (power)), POW((base), (power))>::value)

std::cout << POW_C(63, 2) << std::endl;

或

template<int base, int power>
struct POW_C {
  static constexpr int value = POW(base, power);
};

std::cout << POW_C<2, 63>::value << std::endl;

Answer 2

当所有参数都是常量表达式并且结果也在常量表达式中使用时，将在编译时计算函数。常量表达式可以是文字（如42），非类型模板参数（如模板中的N）

当其所有参数都是常量表达式且结果未在常量表达式中使用时，可以对其求值，但这取决于实现。