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Usando gcc (HEAD 7.0.0 201612) me encontré con la sorpresa de que esto funciona:

constexpr long value(const char *definition)
{
    if (definition && *definition)
    {
        return *definition + value(definition + 1);
    }

    return *definition;
}

int main()
{
    long l{};
    std::cin >> l;

    switch (l)
    {
        case value("AAAA"): f1(); break;
        case value("BBBB"): f2(); break;
        default: error();         break;
    }

    return 0;
}

Los literales de cadena "AAAA" y "BBBB" son tratados como valores en tiempo de compilación y las llamadas a value devuelven los valores 260 y 264 respectivamente.

La función constexpr value es usada en un contexto en que sólo se aceptan valores conocidos en tiempo de compilación: en la cláusula case de un switch, así que estaba esperando que el compilador se quejase con un mensaje de error parecido a "las cadenas de caracteres no son expresiones constantes". De hecho es lo que sucede si se llama value con un valor no conocido en tiempo de compilación:

int main(int argc, char **argv)
{
    long l{};
    std::cin >> l;

    switch (l)
    {
        case value("AAAA"): f1();    break;
        case value("BBBB"): f2();    break;
        case value(*argv):  error(); break; // Error de compilacion!
        default: error();            break;
    }

    return 0;
}

Una característica de las funciones constexpr es que pueden ser evaluadas tanto en tiempo de compilación como en tiempo de ejecución, su evaluación es en tiempo de compilación si son llamadas con parámetros conocidos en tiempo de compilación, y este es el motivo por el que las llamadas value("AAAA") y value("BBBB") funcionan en la cláusula case mientras que value(*argv) muestra el siguiente error:

In function 'int main(int, char**)':
error: 'argv' is not a constant expression
        case value(*argv):  error(); break;
                        ^

El contenido de *argv no es conocido en tiempo de compilación así que se evalúa value en tiempo de ejecución, provocando el fallo porque la cláusula case requiere valores conocidos en tiempo de compilación.

Sabiendo que value se evalúa en tiempo de compilación, quise pasar al siguiente nivel añadiendo un if constexpr a la función value:

constexpr long value(const char *definition)
{
    if constexpr (definition && *definition)
    {
        return *definition + value(definition + 1);
    }

    return *definition;
}

Pero al hacerlo, el compilador se queja:

In function 'constexpr long int value(const char*)':
 error: 'definition' is not a constant expression
     if constexpr (definition && *definition)
                                            ^

Aparentemente el puntero definition no es evaluable en tiempo de compilación en el if constexpr pero usando un if tradicional toda la función value ¡sí que se evalúa en tiempo de compilación!.

No entiendo esta diferencia de comportamiento.

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  • Igual digo una burrada ( en mi gcc-6 ese código no compila ) pero se me ha ocurrido una cosa: ¿ puedes declarar la función vale( ) como static ? o, en su defecto, ¿ meterla en un namespace anónimo ? ¿ acepta entonces el if constexr ?
    – Trauma
    Commented el 22 dic. 2016 a las 14:45
  • @Trauma el if constexpr es una característica de C++17 así que sólo está disponible en versiones experimentales de compiladores. Puedes comprobar si tu gcc soporta if constexpr si se cumple la siguiente macro: __cpp_if_constexpr >= 201606. Commented el 22 dic. 2016 a las 14:55
  • Tu que puedes, te importaría declarar la value( ) como static o en un namespace anonimo y probar si admite el if constexpr ? No puedo comprobar una cosa en mi equipo.
    – Trauma
    Commented el 22 dic. 2016 a las 14:58
  • @Trauma ahora mismo me viene bastante mal :( pero tú también puedes usando un compilador online :) Commented el 22 dic. 2016 a las 15:03
  • Fijate, no tenía ni idea de que existia tal cosa. ¡ Muchas gracias por la info !
    – Trauma
    Commented el 22 dic. 2016 a las 15:05

1 respuesta 1

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Una característica de las funciones constexpr es que pueden ser evaluadas tanto en tiempo de compilación como en tiempo de ejecución, su evaluación es en tiempo de compilación si son llamadas con parámetros conocidos en tiempo de compilación, y este es el motivo por el que las llamadas value("AAAA") y value("BBBB") funcionan en la cláusula case mientras que value(*argv) muestra el siguiente error:

Esa parte destacada no es correcta del todo. Lo correcto sería decir que su evaluación podrá realizarse en tiempo de compilación si son llamadas con parámetros conocidos en tiempo de compilación.

El compilador no tiene la obligación de evaluar una función constexpr en tiempo de compilación. Es posible, por poner un ejemplo, que la recursividad supere un límite prefijado y aborte la evaluación (dejando dicha tarea para el tiempo de ejecución).

Por otro lado, el error que comentas:

if constexpr (definition && *definition)
{
    return *definition + value(definition + 1);
}

Se produce porque if constexpr requiere que los términos analizados puedan ser convertidos a una expresión constante que debe devolver un booleano. En tu caso esta condición no se cumple. Puedes alegar que las llamadas que están realizando permiten conocer los valores en tiempo de compilación, pero el compilador está analizando única y exclusivamente la función value() y en ese contexto es imposible garantizar que definition sea conocida en tiempo de compilación (recordemos que constexpr no garantiza que la función vaya a ser evaluada siempre en tiempo de compilación).

Para verificar que lo que digo es verdad, vamos a modificar ligeramente la función:

constexpr long value(const char* definition)
{
    constexpr char* val = "AAAA";
    if constexpr (val && *val)
    {
        return *definition + value(definition + 1);
    }

    return *definition;
}

Ahora la función (compilada en clag 3.9.0 con -std=c++1z) sí será capaz de compilar porque el compilador puede estar seguro de que val es conocida en tiempo de compilación (saldrán algunos warnings pero no es significativo).

La diferencia entre usar if o if constexpr es la siguiente: Al usar if la sentencia se evaluará únicamente al evaluar value() en cada llamada (en los casos en los que sus parámetros sean conocidos en tiempo de compilación). Mientras que if constexpr se evalua de forma independiente y requiere la garantía de que todos los casos que se le puedan llegar a presentar sean evaluables en tiempo de compilación.


EDITO

Para demostrar que una función constexpr no tiene la obligación de ser evaluada en tiempo de compilación sirva el siguiente ejemplo:

constexpr int sum(int n)
{
  return (n>0)? n + sum(n-1) : n;
}

int func1()
{ return sum(10); }

int func2()
{ return sum(1000000); }

El ensamblado que se genera en gcc 6.3 compilado con -O3 es el siguiente:

func1():
    mov     eax, 55
    ret
func2():
    pxor    xmm1, xmm1
    xor     eax, eax
    movdqa  xmm0, XMMWORD PTR .LC0[rip]
    movdqa  xmm2, XMMWORD PTR .LC1[rip]
.L3:
    add     eax, 1
    paddd   xmm1, xmm0
    paddd   xmm0, xmm2
    cmp     eax, 25000
    jne     .L3
    movdqa  xmm0, xmm1
    psrldq  xmm0, 8
    paddd   xmm1, xmm0
    movdqa  xmm0, xmm1
    psrldq  xmm0, 4
    paddd   xmm1, xmm0
    movd    eax, xmm1
    ret
.LC0:
    .long   100000
    .long   99999
    .long   99998
    .long   99997
.LC1:
    .long   -4
    .long   -4
    .long   -4
    .long   -4

Ahí se ve como sum(10) se evalua perfectamente (resultado 55) y el compilador es capaz de optimizar su resultado mientras que el resultado de sum(1000000) se calculará en tiempo de ejecución.

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  • Si lo he entendido bién, se podria decir que ¿ cada constexpr solo tienen en cuenta el nivel superior de contexto ? Es decir, el compilador solo asciende 1 nivel en la jerarquia de llamadas para comprobar si una constexpr es válida o no. ¿ correcto ?
    – Trauma
    Commented el 22 dic. 2016 a las 11:15
  • @Trauma No. Una cosa es constexpr y otra if constexpr. En el primer caso se le indica al compilador que la función es susceptible de ser evaluada en tiempo de compilación, mientras que en el segundo caso se exige que la condición sea conocida sí o sí en tiempo de compilación.
    – eferion
    Commented el 22 dic. 2016 a las 11:19
  • Aclarado. Por sutilezas de ese tipo es por lo que no me gusta el C++. Tienes mi voto.
    – Trauma
    Commented el 22 dic. 2016 a las 11:24
  • @Trauma Para no gustarte sueles aparecer bastante en las preguntas de C++ ... :D
    – eferion
    Commented el 22 dic. 2016 a las 11:26
  • @eferion constexpr le indica al compilador que la función es suceptible de ser evaluada en TdC e if constexpr se le exige eso mismo. Pero en mi ejemplo se ve que toda la función, incluída la expresión del if, es evaluable en tiempo de compilación por lo tanto cumple con la exigencia (¿puedo cambiar las citas de tu respuesta a formato cita?) Commented el 22 dic. 2016 a las 11:36

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