在constexpr函数中进行时间或运行时检测
当constexpr在C ++ 11中引入时，我很兴奋，但不幸的是，我对它的有用性做出了乐观的假设。 我认为我们可以在任何地方使用constexpr来捕获文字编译时常量或文字编译时常量的任何constexpr结果，包括如下所示：
constexpr float MyMin(constexpr float a, constexpr float b) { return a<b?a:b; }
因为仅将函数的返回类型限定为constexpr并不会将其用法限制为编译时间，并且还必须在运行时可调用，所以我认为这将确保MyMin只能用于编译时评估的常量，这将确保编译器永远不会允许它在运行时执行，从而使我能够编写一个替代的更适合运行时的MyMin版本，理想情况下使用_mm_min_ss内部函数的相同名称，从而确保编译器不会生成运行时分支码。 不幸的是，函数参数不能被constexpr，所以看起来这不可能完成，除非这样的事情是可能的：
constexpr float MyMin(float a, float b)
{
#if __IS_COMPILE_TIME__
return a<b?a:b;
#else
return _mm_cvtss_f32(_mm_min_ss(_mm_set_ss(a),_mm_set_ss(b)));
#endif
}
我非常怀疑MSVC ++有这样的东西，但我希望GCC或clang至少有一些东西能够实现它，但是它可能看起来不像它。
诚然，我提出的例子非常简单，但如果你可以使用你的想象力，有很多情况下你可以自由地做一些事情，比如在一个函数中广泛使用分支语句，你知道它只能在编译时执行，因为如果它在运行时执行，性能会受到影响。
可以检测给定的函数调用表达式是否为常量表达式，从而在两种不同的实现中进行选择。 对于下面使用的通用lambda需要C ++ 14。
（这个答案从@Yakk发展到去年我问过的一个问题）。
我不知道我推多少标准。 这是在3.9版中测试的，但会导致g ++ 6.2发出“内部编译器错误”。 我将在下周发送一份错误报告（如果没有其他人先做它！）
第一步是将constexpr实现作为一个constexpr static方法移动到一个struct中。 更简单地说，你可以保留当前的constexpr ，并从一个新struct的constexpr static方法中调用它。
struct StaticStruct {
static constexpr float MyMin_constexpr (float a, float b) {
return a<b?a:b;
}
};
另外，定义这个（尽管看起来没用！）：
template<int>
using Void = void;
基本的想法是， Void<i>要求i是一个常量表达式。 更确切地说，下面的lambda只有在某些情况下才会有合适的重载：
auto l = [](auto ty)-> Void<(decltype(ty):: MyMin_constexpr(1,3) ,0)>{};
------------------/
testing if this
expression is a
constant expression.
只有当参数ty是StaticStruct类型，并且我们感兴趣的表达式（ MyMin_constexpr(1,3) ）是一个常量表达式时，我们才可以调用l 。 如果我们用非常量参数替换1或3 ，那么通用lambda l将通过SFINAE失去该方法。
因此，以下两个测试是等同的：
StaticStruct::MyMin_constexpr(1,3)一个常量表达式吗？ l通过被称为l(StaticStruct{}) 简单地从上面的lambda中删除auto ty和decltype(ty)是很诱人的。 但是这会给出一个硬错误（在非常量情况下）而不是一个很好的替换失败。 因此，我们使用auto ty来获取替换失败（我们可以有效检测）而不是错误。
接下来的这个代码是返回一个简单的事情std:true_type当且仅当f （我们的通用拉姆达）可以被称为a （ StaticStruct ）：
template<typename F,typename A>
constexpr
auto
is_a_constant_expression(F&& f, A&& a)
-> decltype( ( std::forward<F>(f)(std::forward<A>(a)) , std::true_type{} ) )
{ return {}; }
constexpr
std::false_type is_a_constant_expression(...)
{ return {}; }
接下来，演示它的使用：
int main() {
{
auto should_be_true = is_a_constant_expression(
[](auto ty)-> Void<(decltype(ty):: MyMin_constexpr(1,3) ,0)>{}
, StaticStruct{});
static_assert( should_be_true ,"");
}
{
float f = 3; // non-constexpr
auto should_be_false = is_a_constant_expression(
[](auto ty)-> Void<(decltype(ty):: MyMin_constexpr(1,f) ,0)>{}
, StaticStruct{});
static_assert(!should_be_false ,"");
}
}
要直接解决您的原始问题，我们可以先定义一个宏以节省重复：
（我还没有测试过这个宏，对任何错误都抱歉。）
#define IS_A_CONSTANT_EXPRESSION( EXPR )
is_a_constant_expression(
[](auto ty)-> Void<(decltype(ty)::
EXPR ,0)>{}
, StaticStruct{})
在这个阶段，也许你可以简单地做到：
#define MY_MIN(...)
IS_A_CONSTANT_EXPRESSION( MyMin_constexpr(__VA_ARGS__) ) ?
Static_Struct :: MyMin_constexpr( __VA_ARGS__ ) :
MyMin_runtime ( __VA_ARGS__ )
或者，如果你不相信你的编译器通过?:来优化std::true_type和std::false_type ，那么也许：
constexpr
float MyMin(std::true_type, float a, float b) { // called if it is a constant expression
return StaticStruct:: MyMin_constexpr(a,b);
}
float MyMin(std::false_type, float , float ) { // called if NOT a constant expression
return MyMin_runtime(a,b);
}
用这个宏来代替：
#define MY_MIN(...)
MyMin( IS_A_CONSTANT_EXPRESSION(MyMin_constexpr(__VA_ARGS__))
, __VA_ARGS__)
我认为这是一种确保MyMin只能用于编译时评估常量的方法，这将确保编译器永远不会允许它在运行时执行
是; 有一种方法。
并且也可以和C ++ 11一起工作。
谷歌我发现了一种奇怪的中毒方式（Scott Schurr）：简而言之，下面是
extern int no_symbol;
constexpr float MyMin (float a, float b)
{
return a != a ? throw (no_symbol)
: (a < b ? a : b) ;
}
int main()
{
constexpr float m0 { MyMin(2.0f, 3.0f) }; // OK
float f1 { 2.0f };
float m1 { MyMin(f1, 3.0f) }; // linker error: undefined "no_symbol"
}
如果我理解的很好，其背后的想法是，如果MyMin()执行编译时， throw(no_symbol)永远不会被使用（ a != a永远是false），所以不需要使用声明为extern no_symbol ，但是从不定义（并且throw()不能用于编译时）。
如果使用MyMin()运行时，则会编译throw(no_symbol) ，并且no_symbol会在链接阶段发生错误。
更一般地说，有一个提案（曾经来自Scott Schurr），但我没有意识到实现。
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正如TC所指出的那样（谢谢！）这个解决方案的工作原理（如果工作和工作的时候）只是因为编译器没有在理解a != a是假的时候不进行优化。
特别是， MyMin()可以工作（没有很好的优化），因为在这个例子中，我们使用浮点数，如果a是NaN，那么a != a就可以是真的，所以编译器检测throw()部分是无用的。 如果MyMin()是整数函数，则可以写入正文（使用测试float(a) != float(a)试图阻止compliler优化）
constexpr int MyMin (int a, int b)
{
return float(a) != float(a) ? throw (no_symbol)
: (a < b ? a : b) ;
}
但对于不存在“自然”抛出错误情况的函数来说，它并不是真正的解决方案。
当它是一个应该给出错误（编译或运行）的自然错误情况时，情况就不一样了：编译器无法优化，而且这个技巧是可行的。
例如：如果MyMin()返回a和b之间a最小值，但a和b将是不同的，或者MyMin()应该给出编译器错误（这不是一个很好的例子......我知道），所以
constexpr float MyMin (float a, float b)
{
return a != b ? throw (no_symbol)
: (a < b ? a : b) ;
}
因为编译器无法优化a != b并且必须编译（给出链接器错误） throw()部分。
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