C++20 中 constexpr 虚函数有什么好处？

Question

我可以很容易地说，通过将函数声明为 constexpr，我们在编译时对其进行评估，这样可以节省运行时的时间，因为结果已经生成。

另一方面，虚函数需要在运行时解析。因此，我想我们无法摆脱解决过程。由于constexpr函数的机制，只有结果可以快速获取。

constexpr virtual 函数还有其他好处吗？

Answer 1

显而易见的好处是您现在甚至可以在编译时进行虚函数调用。

struct Base {
    constexpr virtual int get() { return 1; }
    virtual ~Base() = default;
};

struct Child : Base {
    constexpr int get() override { return 2; }
};

constexpr int foo(bool b) {
    Base* ptr = b ? new Base() : new Child();
    auto res = ptr->get(); // this call is not possible prior to C++20
    delete ptr;

    return res;
}

constexpr auto BaseVal = foo(true);
constexpr auto ChildVal = foo(false);

在 C++20 之前，您不能通过常量表达式中的基指针使用 get 函数。如果你做到constexpr，你可以。 Example.

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现在想一想我们可以在编译时从虚函数调用中获得什么好处：也许是编译时。 C++ 基本上有两种机制来处理多态性：

• 模板和
• 虚拟函数。

两者都解决了基本相同的问题，但在程序生命周期的不同阶段。当然，在编译时进行尽可能多的计算是很好的，因此在运行时具有最佳性能。但是，这并不总是一种可行的方法，因为模板的工作方式会导致编译时间迅速增加。

猜测从这里开始。现在，如果我们扩大可以调用虚函数的阶段并允许在编译时调用它们呢？在某些情况下，这将允许我们用虚函数调用替换大量递归或嵌套的模板。假设 constexpr 解释器比编译器递归解析模板更快，您可以看到一些编译时间减少。

当然，这一优势被您从概念和模块中获得的性能提升所掩盖。

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另一个好处在于 constexpr 的一般性质：在持续评估期间禁止使用 UB。这意味着您可以通过一些静态断言来检查您的虚拟函数是否是 UB 免费的。