编译时计算C ++ v.C 还要考虑tunes.org情况

问题描述

我知道constexpr关键字可用于在C ++中执行编译时计算。例如：

constexpr int factorial(int n)
{
    return n <= 1 ? 1 : (n * factorial(n - 1));
}

（摘自https://en.cppreference.com/w/cpp/language/constexpr）

可以将编译时计算视为C ++ v。C的主要优势吗？

据我了解，在C语言中无法进行编译时计算。constexpr不可用，我认为必须在运行时对代码进行评估。

与同等的C程序相比，C ++程序是否可以通过这种方式获得更好的性能（例如速度）？

解决方法

只有一件事是确定的-编译时计算使C ++编译器变得更加复杂，而编译速度会变得更慢，因为在编译期间需要编译器执行此操作；例如查看

constexpr int factorial(int n) {
    return n <= 1 ? 1 : (n * factorial(n - 1));
}

int main(void) {
    static_assert(factorial(10) == 3628800,"factorial 10 was correct");
    static_assert(factorial(3) == 42,"factorial 3 was 42");
}

由于后期 static_assert而不是编译必不可少。

C编译器不需要这种复杂性，因为不要求C编译器必须能够在编译期间计算递归函数的值。一个简单的C编译器可以很好地将每个 statement 分别汇编为机器代码，而不必记住前面的语句做了什么。 C标准当然不要求它能够在编译期间评估递归函数。

但这并不是说在编译期间没有C编译器会这样做。参见以下示例：

#include <stdio.h>

int factorial(int n) {
    return n <= 1 ? 1 : (n * factorial(n - 1));
}

int main(void) {
    printf("%d\n",factorial(10));
}

Compiled with GCC 10.2 as a C program with -O3，感谢the as-if rule，该程序成为了

factorial:
        mov     eax,1
        cmp     edi,1
        jle     .L4
.L3:
        mov     edx,edi
        sub     edi,1
        imul    eax,edx
        cmp     edi,1
        jne     .L3
        ret
.L4:
        ret
.LC0:
        .string "%d\n"
main:
        sub     rsp,8
        mov     esi,3628800
        mov     edi,OFFSET FLAT:.LC0
        xor     eax,eax
        call    printf
        xor     eax,eax
        add     rsp,8
        ret

更直接对应的

unsigned factorial(unsigned n) {
     unsigned i = 1;
     while (n > 1) {
         i *= n;
         n --;
     }
     return i;
}

int main(void) {
    printf("%d\n",3628800);
}

即编译器不仅将递归简化为一个简单的while循环，而且还解析了常量的阶乘，而且都没有任何特殊的关键字。

可以将编译时计算视为C ++ v。C的主要优势吗？

实际上，重要的不是编译，而是software building。

请参阅build automation上的Wikipedia页面。

然后，请注意许多软件项目（包括github或gitlab上的许多开源项目）正在生成 C （甚至C ++）来自更抽象的内容的代码（例如，使用软件工具）。一个典型的例子显然是解析器生成器（也称为compiler-compilers），例如GNU bison或ANTLR。另一个示例是粘合代码生成器，例如rpcgen或SWIG。并且GNU autoconf使您的构建适应计算机上可用的软件包。请注意，Chicken-Scheme和Bigoo都从Scheme源代码生成C代码。当然请参见this。在某些情况下，巨大的C文件是通过微小的输入生成的（另请参见XBM格式）。 Maple能够生成大型C文件，并且在某些情况下会生成大量C代码-例如五百万行-很有道理（如Pitrat的书Artificial beings: the conscience of a conscious machine中所述）和blog。

最后，whole-program optimization可以存在（请参见最新GCC中的Link-Time-Optimization的-flto标志；您实际上将使用gcc -Wall -O2 -flto进行编译和link），并且在“链接时”需要一些编译器支持。

在某些情况下，编译时间并不那么重要（例如，编译Firefox或Linux kernel或LibreOffice或Gnome或GTK（从其源代码库中获取），但是构建时间可以持续数小时，或者甚至可以是数十分钟（因为有许多不同的translation units-具体来说，{{1} }或*.c文件-必须先进行编译然后链接）。

有传言称，Google内部会花费数小时的计算机时间来构建其大部分内部软件。

请注意，第一个C ++编译器（例如Cfront）已被实现为C代码生成器，并且大型软件（例如{{3 }}编译器有数十个专用的C或C ++代码生成器。尝试通过可用的源代码在笔记本电脑上构建针对您的GCC板的GCC交叉编译器（该板太小且功能不足，无法在其上直接编译GCC）。这样，在RaspBerryPi上的构建说明就有意义了。

有关生成C代码的C程序的示例，请参见我的LinuxFromScratch Linux版代码或manydl.c报告中描述的Bismon程序。过时的this draft项目的过去版本确实生成了一百万行C或C ++代码。 *.cc可以在几天内生成然后编译C代码，并说明GCC MELT可以被多次使用。有关在Linux上生成C ++的C ++软件的示例，请参见我的dlopen(3)项目。另请参阅RefPerSys，以获取与元编程和C或C ++代码生成有关的讨论。

还要考虑tunes.org情况

例如可能使用cross-compilation在笔记本电脑上为Arduino编译C代码或为RaspberryPi编译C ++代码。或在遥远的GCC超级计算机上编译您的PC代码。

关于C ++ top500 C

我对C ++标准versus的理解是，未在此处指定编译时计算（但我并不声称自己是C ++专家）。特别是，没有什么禁止您编写C ++ n3337 （您可以在C，C ++，Ocaml，Java等语言中进行编码）。将该想法视为有趣的编程练习（但请在尝试之前先阅读interpreter）。

我的观点是，按照C ++标准中的规定，学习C ++的学生课堂可以被视为C ++的实现。教授C ++的一种好方法是向教室询问几个C ++程序的Dragon book，可以用铅笔，纸或semantics来教。我实际上以这种方式（在巴黎第六大学）教过whiteboard的一门课程。黑板是黑色的，我用了各种颜色的粉笔。

还查看诸如operational semantics或Frama-C之类的软件工具。两者均为Clang static analyzer，因此您可以研究其来源。