Скотт Мейерс - Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14

void setup(); // Функции, определенные в другом месте

void cleanup();

void doWork() noexcept {

setup(); // Настройка для выполнения некоторой работы

… // Выполнение работы

cleanup(); // Очистка после выполнения работы

}

Здесь функция doWorkобъявлена как noexcept, несмотря на то, что она вызывает функции setupи cleanupбез такого модификатора. Это кажется противоречием, но ведь может быть так, что функции setupи cleanupдокументированы как не генерирующие исключений, пусть при этом они и не объявлены как noexcept. Для такого их объявления могут иметься некоторые веские причины. Например, они могут быть частью библиотеки, написанной на языке программирования С. (Даже у функций стандартной библиотеки С, перемещенных в пространство имен std, отсутствуют спецификации исключений; например, std::strlenне объявлена как noexcept.) Они также могут быть частью стандартной библиотеки С++98, в которой решено не использовать спецификации исключений С++98 и которая еще не пересмотрена на предмет использования возможностей С++11.

Поскольку для функций, объявленных как noexcept, имеются законные основания полагаться на код, не имеющий гарантии noexcept, С++ допускает существование такого кода, и компиляторы в общем случае не выдают при этом никаких предупреждений о нем.

• noexceptявляется частью интерфейса функции, а это означает, что вызывающий код может зависеть от наличия данного модификатора.

• Функции, объявленные как noexcept, предоставляют большие возможности оптимизации, чем функции без такой спецификации.

• Спецификация noexceptимеет особое значение для операций перемещения, обмена, функций освобождения памяти и деструкторов.

• Большинство функций нейтральны по отношению к исключениям, а не являются nоехсерt-функциями.

Если бы присуждалась награда за наиболее запутанную новую возможность в С++11, без сомнений, ее бы получило новое ключевое слово constexpr. При применении к объектам это, по сути, усиленная разновидность const, но при применении к функциям оно имеет совсем другой смысл. Имеет смысл разобраться в этой путанице, потому что, когда ключевое слово constexprсоответствует тому, что вы, хотите выразить, вы определенно, захотите его использовать.

Концептуально ключевое слово constexprуказывает значение, которое не просто является константой, но и известно во время компиляции. Эта концепция — лишь часть всей истории, поскольку при применении constexprк функциям появляется больше нюансов, чем можно предположить. Чтобы не забегать вперед и не портить сюрприз, пока что я только скажу, что вы не можете ни считать, что результат constexpr-функции представляет константу, ни считать, что эти значения известны во время компиляции. Пожалуй, наиболее интригующим является то, что это возможности данного ключевого слова. Это хорошо , что constexpr-функция не обязана давать константный результат или результат, известный во время компиляции!

Но давайте начнем с объектов constexpr. Такие объекты являются, по сути, константными ( const) и на самом деле обладают значениями, известными во время компиляции. (Технически их значения определяются во время трансляции , а трансляция состоит не только из компиляции, но и из компоновки. Однако, если вы не пишете компиляторы или редакторы связей для С++, это не имеет для вас значения, так что можете беспечно программировать так, как будто эти значения объектов constexprопределяются во время компиляции.)

Значения, известные во время компиляции, являются привилегированными. Они, например, могут быть размещены в памяти, предназначенной только для чтения, и это может представлять особое значение для разработчиков встроенных систем. Широко применяется то, что целочисленные значения, являющиеся константами и известные во время компиляции, могут использоваться в контекстах, где С++ требует целочисленное константное выражение . Такие контексты включают спецификации размеров массивов, целочисленные аргументы шаблонов (включая длину объектов std::array), значения перечислителей, спецификаторы выравнивания и прочее. Если вы хотите использовать для этих вещей переменные, вы, определенно, захотите объявить их как constexpr, поскольку тогда компиляторы будут точно знать, что имеют дело со значением времени компиляции:

int sz; // Неконстантная переменная

…

constexpr auto arraySize1 = sz; // Ошибка! Значение sz

// неизвестно при компиляции

std::array data1; // Ошибка! Та же проблема

constexpr auto arraySize2 = 10; // OK, 10 представляет собой

// константу времени компиляции

std::array

arraySize2> data2; // собой constexpr

Обратите внимание, что constне предоставляет таких же гарантий, что и constexpr, поскольку объекты constне обязаны инициализироваться значениями, известными во время компиляции:

int sz; // Как и ранее

…

const auto arraySize = sz; // OK, arraySize является

// константной копией sz

std::array

arraySize> data; // при компиляции неизвестно

Проще говоря, все объекты, являющиеся constexpr, являются const, но не все объекты, являющиеся const, являются constexpr. Если вы хотите, чтобы компиляторы гарантировали, что переменная имеет значение, которое можно использовать в требующих константы времени компиляции контекстах, то следует использовать constexpr, а не const.

Сценарии применения объектов constexprстановятся более интересными, когда в дело вступают функции constexpr. Такие функции производят константы времени компиляции, когда они вызываются с константами времени компиляции . Если они вызываются со значениями, неизвестными до времени выполнения, они производят значения времени выполнения. Это может выглядеть так, как будто вы не знаете, что они будут делать, но так думать — неверно. Вот как выглядит правильный взгляд на эти моменты:

• Функции, объявленные как constexpr, могут использоваться в контекстах, требующих константы времени компиляции. Если значения передаваемых вами аргументов в constexpr-функцию в таком контексте известны во время компиляции, результат функции будет вычислен в процессе компиляции. Если любое из значений аргументов неизвестно во время компиляции, ваш код будет отвергнут.

• Когда constexpr-функция вызывается с одним или несколькими значениями, неизвестными во время компиляции, она действует так же, как и обычная функция, выполняя вычисления во время выполнения. Это означает, что вам не нужны две функции для выполнения одних и тех же операций, одной — для констант времени компиляции, другой — для всех прочих значений. Функция, объявленная как constexpr, выполняет их все.