„if constexpr()' vs. „if()': Was ist der entscheidende Unterschied bei der C-Kompilierungszeitauswertung?

Die subtile Unterscheidung: „if constexpr()“ vs. „if()“

Im Bereich der C-Programmierung sind die Kontrollflussanweisungen „if constexpr()“ „ und „if()“ haben einen gemeinsamen Zweck: die bedingte Ausführung von Codesegmenten. Sie unterscheiden sich jedoch durch einen grundlegenden Unterschied: den Zeitpunkt der Auswertung.

Auswertung zur Kompilierungszeit versus Laufzeitauswertung

„if constexpr()“ unterscheidet sich von „if()“ dadurch, dass seine Bedingung ausgewertet wird zur Kompilierzeit und nicht zur Laufzeit. Das bedeutet, dass die Ausführung des entsprechenden Codeblocks garantiert ist, wenn die Bedingung „wahr“ ergibt. Wenn umgekehrt die Bedingung „falsch“ ist, wird der Codeblock verworfen und nicht in der kompilierten ausführbaren Datei generiert.

Praktische Auswirkungen

Die Auswertung von „if constexpr()“ zur Kompilierungszeit hat mehrere Implikationen:

• Optimierter Code: Durch Verwerfen von nicht erreichbarem Code Blöcke, „if constexpr()“ trägt dazu bei, die Kompilierungszeit und die Größe der ausführbaren Datei zu reduzieren, was zu effizienterem und optimiertem Code führt.
• Verzweigungsvorhersage: Da die Bedingung zur Kompilierungszeit gelöst wird, wird der Compiler kann Verzweigungsentscheidungen besser optimieren und unnötige Sprünge eliminieren, was zu einer schnelleren Ausführung führt.

Verwendung Fälle

1. Konstante Ausdrücke: „if constexpr()“ ist besonders nützlich für die Auswertung konstanter Ausdrücke, die zur Kompilierzeit bestimmt werden können, wie zum Beispiel die Bestimmung der Größe eines Arrays oder die Prüfung auf gültige Eingaben.

2. Verzweigung zur Kompilierungszeit: Wenn mehrere Codepfade basierend auf Informationen zur Kompilierungszeit ermittelt werden können, ermöglicht „if constexpr()“ eine bedingte Kompilierung, wodurch Duplizierungen reduziert und die Wartbarkeit des Codes verbessert werden.

3 . Compiler-Diagnose: „if constexpr()“ kann verwendet werden, um informativere Fehlermeldungen und Warnungen bereitzustellen, indem Bedingungen zur Kompilierungszeit überprüft und Fehler vor der Ausführung gemeldet werden.

Beispiel:

Bedenken Sie den folgenden Codeausschnitt:

template<typename T>
auto length(const T& value) noexcept {
    if (std::is_integral<T>::value) { // is number
        return value;
    }
    else
        return value.length();
}

Dieser Code berechnet die Länge eines generischen Typs T. Die „if constexpr()“-Version des Codes würde die Notwendigkeit von doppeltem Code überflüssig machen und eine Auswertung der Typinformationen zur Kompilierungszeit sicherstellen:

template<typename T>
auto length(const T& value) noexcept {
    if constexpr (std::is_integral<T>::value) { // is number
        return value;
    }
    else
        return value.length();
}

Durch die Nutzung der Auswertung von „if constexpr()“ wird der Code effizienter und einfacher zu warten.

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