如何在编译时检查内联函数的参数是否已知？答案

【问题标题】：How to check if a parameter of an inline function is known at compile time?如何在编译时检查内联函数的参数是否已知？
【发布时间】：2011-06-28 15:51:21
【问题描述】：

我有一个性能关键的内联函数。它根据参数生成一些数据。我希望编译器优化所有调用的数据生成，其中参数在编译时是已知的。问题是我不能强制编译器将优化后的数据从堆栈中放入静态常量，因为标记数据static 会破坏参数不是编译时常量的情况。在堆栈上拥有不变的数据会损害性能。有没有办法推断（可能使用模板/boost::enable_if），参数是编译时常量并选择数据生成的适当实现？

澄清

基本上我有以下内容：

struct Data {
     int d_[16];
};

inline Data fun(int param)
{  //param can sometimes be a compile-time constant

    ... //generate the data
    Data res = {gen0, gen2, gen3, ..., gen15}; //put the data into result
    return res;
}

所以当param 不是编译时常量时，我们只是生成所有数据并返回。
当param 已知时，编译器可以优化数据生成。但随后它未能优化以下行并生成大量代码，只是将res 成员设置为已知数据（数据嵌入到程序代码中）。我希望编译器创建一个静态常量，然后将其复制到返回对象（这比使用嵌入数据执行大量代码要快）。由于这是一个内联函数，因此甚至可能不需要复制。

免责声明

这个问题和How to use different overload of an inline function, depending on a compile time parameter?不一样。这是一个更普遍的问题。

【问题讨论】：

我不认为有办法检测函数参数是否是编译时间常数，我不明白你为什么重命名旧问题，所以标题与问题相矛盾并开始了一个新问题一个在这个。
不，新标题与问题不矛盾。我在编辑中错误地表达了自己，直到现在才意识到这一点。谢谢！

标签： c++ static constants inline

【解决方案1】：

这不是可移植的，但在 GCC 和可能的 Clang 上有一个 __builtin_constant_p 编译器函数。这使您可以询问编译器是否在编译期间知道变量的值。你可以这样使用它：

void f(int arg) {
  if (__builtin_constant_p(arg) && arg == 0) {
    // Handle case where arg is 0 AND known at compile time.
  } else {
    // Generic code.
  }
}

这样，如果arg 在编译时已知并且为0，编译器将不会在else 分支中生成代码。

让这个更便携的一个有用技巧可能是使用一些宏hackery。

#ifdef __GNUC__
#  define CONSTANT_P(x) __builtin_constant_p(x)
#else
#  define CONSTANT_P(x) 0
#endif

根据需要添加支持与此类似的其他编译器，您现在可以在不支持此功能的编译器上使用它而无需额外开销。那就是那些编译器，如果它们有什么价值的话，将消除CONSTANT_P 分支，只留下通用代码。

【讨论】：

【解决方案2】：

您是否确实分析了您的代码并证明将常量传递给您的（内联？）函数是瓶颈？

如果您确实进行了分析，那么您将不得不帮助编译器解决这个问题，因为没有办法自动完成。当您知道常量和普通版本时，您必须手动调用函数的模板版本。

【讨论】：

优化后的函数速度提高了 20%（整个函数，而不是加载阶段）。似乎如果将大常量作为立即数嵌入到代码中（请参阅我的编辑），则每次都会重新生成整个常量，即使我不需要所有数据。

【解决方案3】：

如果函数是内联的，那么编译器将在内联函数时在适当的地方执行常量折叠优化，假设你有一个相当合理的编译器。

【讨论】：

【解决方案4】：

听起来你有：

template <int N> myfunc_const_N() { /*...*/ }
inline myfunc_var_N(int N);

并且您希望能够键入myfunc(n); 并让编译器调用myfunc_const_N<n>();（如果有效）或myfunc_var_N(n);（如果无效）？

我的猜测是不可能的，但这是一件很难证明的事情。

但是如果可以的话，它真的会让你受益匪浅吗？在编写代码时，您不多久知道给定表达式是否是编译时常量？如果有常量，为什么不自己使用模板版本，如果没有，为什么不使用函数参数版本？

【讨论】：

嵌入式系统经常会出现这种情况。例如，在某些 ST 微控制器上，一些端口寄存器将引脚 0 映射到位 0，引脚 1 映射到位 1，引脚 2 映射到位 2，等等。其他的将引脚 0 映射到位 0-1，引脚 1 到位 2-3，引脚 2 到位 4-5 等。如果想要对一组 I/O 引脚执行操作，这些 I/O 引脚由使用“pin n=bit n”掩码计算的掩码定义，则可能必须生成带有位的掩码“扩散;传播开”。如果掩码是一个常量，最好的方法是对扩展进行编码，表达式计算为编译时常量。但是，如果掩码不是恒定的，则...
...评估表达式所需的代码真的很糟糕，最好调用函数调用来进行转换。

【解决方案5】：

我不相信有任何方法可以做到这一点；优化调用是编译器的责任，而不是语言的……所以没有可移植的方法来做到这一点。 :\

【讨论】：