跟我学c++中级篇——c++17之constexprif-创新互联

一、constexpr

在前文对const的几种形式进行了分析说明，但是constexpr if的应用没有顾及到。在模板元编程constexpr可以起到一种类似于if else的作用。毕竟不管在哪里运行，哪个时期运行，条件判断总是需要的。在早期的模板编程中，如果想做这种判断需要使用常见的如enable_if之类的模板，特别是c++的灵活性会产生一些代码，它不符合c++的规范（即不推荐这么写），但又被编译使用（c++又支持），这种情况被称做ill-formed
，如果是类型则ill-formed type，cppreference称之为非良构类型。
这就又回到前面提到的SFINAE和Concepts，而在模板板的元编程里这又一是种强需求，所以以这条线来看c++标准的迭代，就会看到，对类似的支持是越来越完善。明白了这些，再回头学习和应用constexpr if就会有的放矢，知其然，并知其所以然。

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先看一个例子，来理解constexpr if：

//C++17以前
templatestd::enable_if_t::value, std::string>to_string(T t){
   return std::to_string(t);
 }
 
templatestd::enable_if_t::value, std::string>to_string(T t){
   return t;
 }
//c++17以后
templateauto to_string(T t) {
   if constexpr(std::is_integral::value) {
     return std::to_string(t);
   } else {
     return t;
   }
 }

一般来说，在模板中进行分支控制主要有以下几种情况，一个是采用偏特化机制，对不同的类型参数输入产生不同的结果，这个在前面的false_type中就有体现；另外一个是使用std::enable_if_t来实现；然后就是今天分析的constexpr if。在编译器控制分支的情况下，在c++17以前，无论哪种分支，都是会被编译的，但是在c++17后，不会控制到的则不会编译，不过虽然如此，另外的分支仍然要符合c++的语法，否则仍然是无法编译通过。
上面这个例子把偏特化的例子省略了，其实从模板元编程的角度看，就是对SFINAE技术的一个优化和简化的过程。把这些基本的情况了解后，回头再看constexpr if就会有一个比较深刻的理解。
然后来分析一下它的定义：constexpr if是一种在编译期进行分支控制的写法，constexpr可以紧跟在if的后面。通过对条件块中不满足的部分直接处理掉，但是这有一个前提，这个条件块必须是一个常量表达式并且可以显示的转换成布尔值。

三、应用

前面提到过constexptr if主要是对模板元编程的支持，它能够起到让代码更直观，更简便，使得在编译期内的元编程不再像SFINAE那样晦涩。下面再看一个数列的计算：

#pragma once
templateconstexpr long Fib() {
    if constexpr (N >= 2) {
        return Fib() + Fib();
    }
    else {
        return N;
    }
}

void TestFib() {
    static_assert(Fib<0>() == 0);
    static_assert(Fib<1>() == 1);
    static_assert(Fib<2>() == 1);
    static_assert(Fib<3>() == 2);
}
int main()
{
    TestFib();
    return 0;
}

这个例子没有判断值的范围，但是这里重点是讲constexpr if的用法，所以不必太再乎这个。是不是非常简单，它和印象中在执行期运行的代码已经长得很像了。
使用constexpr if优点不少，它可以减少代码的编译生成数量，也可以更简洁是了，但它也不少的受限情况：比如函数和运行期类似，在某些情况下没有写constexpr仍然可以运行，而这种运行则无法在编译期优化了。同时，其多多类型返回无能为力。所以在实际应用中，还是要小心为妙。
总体来看，constexpr if的应用场景还是很受限的，它只能放在一般意义的函数内部，如果必须需要减小编译出的代码文件的大小，尽量减少依赖资源，它还是有可能施展身手的。更具体的情况需要开发者根据需要来确定它的应用。

四、总结

constexpr的详细用法不同版本都在网上有详细的说明，但如何能更好的在何处使用它，这才是一个比较让人头疼的问题。正如上学一样，老师一讲就明白，自己做题就糊涂。如何打破这个怪圈，就需要从基础入手，反复把基础的知识吃透，然后再结合例程自己不断修改完善，才有机会冲出桎梏，解放思想。

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