コンパイル時のC文字列の長さの計算。これは本当にconstexprですか？

コンパイル時に文字列リテラルの長さを計算しようとしています。これを行うには、次のコードを使用しています。

#include <cstdio>

int constexpr length(const char* str)
{
    return *str ? 1 + length(str + 1) : 0;
}

int main()
{
    printf("%d %d", length("abcd"), length("abcdefgh"));
}

すべてが期待どおりに機能し、プログラムは4と8を出力します。clangによって生成されたアセンブリコードは、結果がコンパイル時に計算されることを示しています。

0x100000f5e:  leaq   0x35(%rip), %rdi          ; "%d %d"
0x100000f65:  movl   $0x4, %esi
0x100000f6a:  movl   $0x8, %edx
0x100000f6f:  xorl   %eax, %eax
0x100000f71:  callq  0x100000f7a               ; symbol stub for: printf

私の質問：length関数がコンパイル時に評価されることは規格によって保証されていますか？

これが当てはまる場合、コンパイル時の文字列リテラル計算のドアが開かれました...たとえば、コンパイル時にハッシュを計算できます...

定数式は、コンパイル時に評価されることが保証されていません。ただし、C ++標準ドラフトセクションの5.19 定数式からの非規範的な引用しかありません。

[...]> [注：定数式は翻訳中に評価できます。—end note]

結果をconstexpr変数に割り当てて、コンパイル時に確実に評価されるようにすることができます。これは、Bjarne StroustrupのC ++ 11リファレンスで確認できます（強調は次のとおりです）。

コンパイル時に式を評価できることに加えて、コンパイル時に式を評価することを要求できるようにしたいです。変数定義の前のconstexprはそれを行います（そしてconstを意味します）：

例えば：

constexpr int len1 = length("abcd") ;

Bjarne Stroustrupが、このisocppブログエントリでコンパイル時の評価を保証できる時期の概要を示し、次のように述べています。

[...]正解-Herbによって述べられているように-定数式として使用されない限り、標準に従ってconstexpr関数はコンパイラー時または実行時に評価される可能性があります。その場合、コンパイル時に評価する必要があります。 -時間。コンパイル時の評価を保証するには、定数式が必要な場合（たとえば、配列のバインドやケースラベルとして）を使用するか、またはconstexprを初期化するために使用する必要があります。自尊心のあるコンパイラが、最初に言った「すべての引数が定数式である場合、constexpr関数はコンパイル時に評価される」という最適化の機会を逃さないことを願っています。

したがって、これはコンパイル時に評価する必要がある2つのケースの概要です。

1. 定数式が必要な場合に使用します。これは、ドラフト標準のフレーズshall be ... converted constant expressionまたはshall be ... constant expressionが使用される場所（配列の境界など）のどこかにあるようです。
2. constexpr上記で概説したように、それを使用して初期化します。

constexpr関数の呼び出しがコア定数式になるか、単に最適化されているかを見つけるのは本当に簡単です：

定数式が必要なコンテキストで使用してください。

int main()
{
    constexpr int test_const = length("abcd");
    std::array<char,length("abcdefgh")> test_const2;
}

ただ注意してください。最近のコンパイラー（gcc-4.xなど）はstrlen、通常、組み込み関数として定義されているため、コンパイル時に文字列リテラルを処理します。最適化が有効になっていません。結果はコンパイル時定数ではありませんが。

例えば：

printf("%zu\n", strlen("abc"));

結果：

movl    $3, %esi    # strlen("abc")
movl    $.LC0, %edi # "%zu\n"
movl    $0, %eax
call    printf

再帰的ではなく、コンパイル時に文字列の長さを計算する別の関数を提案します。

template< size_t N >
constexpr size_t length( char const (&)[N] )
{
  return N-1;
}

ideoneでこのサンプルコードをご覧ください。

constexpr関数がコンパイル時に評価される保証はありませんが、妥当なコンパイラーは適切な最適化レベルを有効にして評価します。一方、テンプレートパラメータはコンパイル時に評価する必要があります。

次のトリックを使用して、コンパイル時に評価を強制しました。残念ながら、これは整数値でのみ機能します（つまり、浮動小数点値では機能しません）。

template<typename T, T V>
struct static_eval
{
  static constexpr T value = V;
};

今、あなたが書くなら

if (static_eval<int, length("hello, world")>::value > 7) { ... }

ifステートメントは、実行時のオーバーヘッドのないコンパイル時定数であると確信できます。

一般化された定数式に関するウィキペディアのエントリからの短い説明：

関数でconstexprを使用すると、その関数が実行できる内容にいくつかの制限が課されます。まず、関数には非voidの戻り値の型が必要です。第2に、関数本体は変数を宣言したり、新しい型を定義したりできません。3番目に、本文には宣言、nullステートメント、および単一のreturnステートメントのみを含めることができます。引数の置換後、returnステートメントの式が定数式を生成するような引数値が存在している必要があります。

constexpr関数定義の前にキーワードがあると、これらの制限が満たされているかどうかをチェックするようコンパイラーに指示します。はいの場合、関数が定数で呼び出されると、戻り値は定数であることが保証され、定数式が必要な場所であればどこでも使用できます。