【学习笔记】C++ 编译时计算

做编译时计算的 motivation 是非常显著的，如果有一个对象在编译阶段就可以完全确定，那么我们在编译阶段 prefill 它，运行时的开销将会减少。

在 modern cpp 中为编译时计算提供了一些接口，这里以 constexpr 和 consteval 为例

• 使用 constexpr 来定义变量

  字面类型（在编译时可以确定的 class，最简单的例如 int char bool）的 constexpr 就不多说了，赋一个 constexpr 的值就合法，否则不合法

  对于一个自己定义的 class/struct，要想让这个类型的实例是编译时可计算的，需要满足构造函数是 constexpr，同时需要满足这个 class 没有虚函数，没有虚基类（我有点没想通，如果虚基类的所有函数都派生过了，也就行了？）。

• constexpr 不仅可以用来定义变量，还可以定义一个函数。

  在定义函数时，函数的参数不需要保证是 constexpr（如果是 constexpr 甚至无法通过编译），可以正常写 typename。
  但是如果代码某个地方调用了返回值为 constexpr 的函数，那么调用时传入的参数必须都是 constexpr。此时函数会在编译时根据参数运行并得到结果。
  这里有些值得思考的问题，例如对于递归调用的 constexpr 函数，它在传参时有什么要注意的地方吗？还是没有任何要注意的地方，毕竟函数内定义、完成计算的变量只需要满足外部调用传递的时 constexpr，就能保证它也是 constexpr 了？

  有一个有趣的事情，constexpr 函数的返回值赋给一个变量，如果这个变量的类型也是 constexpr，那么这个变量的值会在编译时算出来，否则不会。这也是符合逻辑的。[1]

  另外有一个说法是，c++11 不支持 constexpr 函数超过一行（于是可以用三目运算符来实现分支结构？？），而 c++14 和之后的版本解决了这个问题。

• C++20 的 consteval 扩展

  针对 [1] 中提到的这个现象，cpp 引入了 consteval 关键字，要求一个函数必须在编译时完成与它相关的所有计算（调用求值），如果尝试在运行时调用这个函数将报错。

---

bonus:通过编译时计算的方法，预处理一个 \(m\le n \le 5000\) 的二维数组 C[n][m]？这是一个随机问题，我也没想可以怎么实现。