どのようにconst exprを非常に速く評価できますか

コンパイル時に評価されるconst式を試してみました。しかし、コンパイル時に実行すると信じられないほど高速に見える例を試してみました。

#include<iostream> 

constexpr long int fib(int n) { 
    return (n <= 1)? n : fib(n-1) + fib(n-2); 
} 

int main () {  
    long int res = fib(45); 
    std::cout << res; 
    return 0; 
} 

このコードを実行すると、実行に約7秒かかります。ここまでは順調ですね。しかし、私long int res = fib(45)がconst long int res = fib(45)それに変更するとき、それは1秒もかかりません。私の理解では、コンパイル時に評価されます。 しかし、コンパイルには約0.3秒かかります

コンパイラーはこれをどのように迅速に評価できますか？しかし、実行時はそれよりはるかに時間がかかりますか？私はgcc 5.4.0を使用しています。

コンパイラはより小さな値をキャッシュするため、ランタイムバージョンのように再計算する必要はありません。
（オプティマイザは非常に優れており、私には理解できない特殊なケースでのトリックを含む多くのコードを生成します。素朴な2 ^ 45再帰には数時間かかります。）

以前の値も保存する場合：

int cache[100] = {1, 1};

long int fib(int n) {
    int res = cache[n];
    return res ? res : (cache[n] = fib(n-1) + fib(n-2));
} 

ランタイムバージョンはコンパイラよりもはるかに高速です。

5.4では機能が完全に削除されるわけではありませんが、そのためには少なくとも6.1が必要です。

キャッシュが発生しているとは思いません。私は、オプティマイザが関係を証明するためにスマート十分です確信していますfib(n - 2)とfib(n-1)、完全に2番目の呼び出しを回避します。これは、GCC 5.4の出力（godboltから取得）でありconstexpr、-O2 はありません。

fib(long):
        cmp     rdi, 1
        push    r12
        mov     r12, rdi
        push    rbp
        push    rbx
        jle     .L4
        mov     rbx, rdi
        xor     ebp, ebp
.L3:
        lea     rdi, [rbx-1]
        sub     rbx, 2
        call    fib(long)
        add     rbp, rax
        cmp     rbx, 1
        jg      .L3
        and     r12d, 1
.L2:
        lea     rax, [r12+rbp]
        pop     rbx
        pop     rbp
        pop     r12
        ret
.L4:
        xor     ebp, ebp
        jmp     .L2

-O3での出力を理解していないことを認めなければなりません-生成されたコードは驚くほど複雑で、大量のメモリアクセスとポインタ演算があり、それらの設定でキャッシュ（メモ化）が行われている可能性は十分にあります。