Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Функция constexpr— это функция, которая может быть применена в константном выражении (см. раздел 2.4.4). Функция constexprопределяется как любая другая функция, но должна соответствовать определенным ограничениям: возвращаемый тип и тип каждого параметра должны быть литералами (см. раздел 2.4.4), тело функции должно содержать только один оператор return:

constexpr int new_sz() { return 42; }

constexpr int foo = new_sz(); // ok: foo - константное выражение

Здесь функция new_szопределена как constexpr, она не получает никаких аргументов. Компилятор может проверить (во время компиляции), что вызов функции new_sz()возвращает константное выражение, поэтому ее можно использовать для инициализации переменной constexprпо имени foo.

Если это возможно, компилятор заменит вызов функции constexprее результирующим значением. Для этого функция constexprнеявно считается встраиваемой.

Тело функции constexprможет содержать другие операторы, если они не выполняют действий во время выполнения. Например, функция constexprможет содержать пустые операторы, псевдонимы типа (см. раздел 2.5.1) и объявления using.

Функции constexprпозволено возвратить значение, которое не является константой:

// scale(arg) - константное выражение, если arg - константное выражение

constexpr size_t scale(size_t cnt) { return new_sz() * cnt; }

Функция scale()возвратит константное выражение, если ее аргумент будет константным выражением, но не в противном случае:

int arr[scale(2)]; // ok: scale(2) - константное выражение

int i = 2; // i - неконстантное выражение

int a2[scale(i)]; // ошибка: scale(i) - неконстантное выражение

Если передать константное выражение (такое как литерал 2), возвращается тоже константное выражение. В данном случае компилятор заменит вызов функции scale()результирующим значением.

Если происходит вызов функции scale()с выражением, которое не является константным (например, объект iтипа int), то возвращается неконстантное выражение. Если использовать функцию scale()в контексте, требующем константного выражения, компилятор проверит, является ли результат константным выражением. Если это не так, то компилятор выдаст сообщение об ошибке.

Функция constexprне обязана возвращать константное выражение.

В отличие от других функций, встраиваемые функции и функции constexprмогут быть определены в программе несколько раз. В конце концов, чтобы встроить код, компилятор нуждается в определении, а не только в объявлении. Однако все определения конкретной встраиваемой функции и функции constexprдолжны совпадать точно. В результате встраиваемые функции и функции constexprобычно определяют в заголовках.

Упражнение 6.43. Какое из следующих объявлений и определений имеет смысл поместить в файл заголовка, а какой — в текст файла исходного кода? Объясните почему.

(a) inline bool eq(const BigInt&, const BigInt&) {...}

(b) void putValues(int *arr, int size);

Упражнение 6.44. Перепишите функцию isShorter()из раздела 6.2.2 как встраиваемую.

Упражнение 6.45. Пересмотрите функции, написанные для предыдущих упражнений, и решите, должны ли они быть определены как встраиваемые. Если да, то сделайте это. В противном случае объясните, почему они не должны быть встраиваемыми.

Упражнение 6.46. Возможно ли определить функцию isShorterкак constexpr? Если да, то сделайте это. В противном случае объясните, почему нет.

Для условного выполнения отладочного кода программисты С++ иногда используют подход, подобный защите заголовка (см. раздел 2.6.3). Идея в том, что программа будет содержать отладочный код, который выполняется только во время разработки программы. Когда приложение закончено и готово к выпуску, отладочный код исключается. Этот подход подразумевает использование двух средств препроцессора: assertи NDEBUG.

Макрос assert— это макрос препроцессора (preprocessor macro). Макрос препроцессора — это переменная препроцессора, действующая как встраиваемая функция. Макрос assertполучает одно выражение и использует его как условие:

assert(выражение);

Если результат выражения ложь (т.е. нуль), то макрос assertвыдает сообщение и закрывает программу. Если результат выражения — истина (т.е. он отличен от нуля), то макрос assertне делает ничего.

Действие макросапрепроцессора подобно вызову функции. Макрос assertполучает одно выражение , которое он использует как условие.

Макрос assertопределен в заголовке cassert. Как уже упоминалось, относящиеся к препроцессору имена обрабатывает препроцессор, а не компилятор (см. раздел 2.3.2). В результате такие имена можно использовать непосредственно, без объявления using. Таким образом, используется имя assert, а не std::assert, кроме того, для него не предоставляется объявление using.

Макрос assertзачастую используется для проверки "недопустимых" условий. Например, программа обработки вводимого текста могла бы проверять, что все вводимые слова длиннее некоего порогового значения. Эта программа могла бы содержать такой оператор:

assert(word.size() > threshold);

Поведение макроса assertзависит от состояния переменной препроцессора NDEBUG. Если переменная NDEBUGопределена, макрос assertничего не делает. По умолчанию переменная NDEBUGне определена, поэтому по умолчанию макрос assertвыполняет проверку.

Отладку можно "выключить", предоставив директиву #define, определяющую переменную NDEBUG. В качестве альтернативы большинство компиляторов предоставляет параметр командной строки, позволяющий определять переменные препроцессора:

$ CC -D NDEBUG main.С # use /D with the Microsoft compiler

Результат будет тот же, что и при наличии строки #define NDEBUGв начале файла main.С.

Когда переменная NDEBUGопределена, программа во время выполнения избегает дополнительных затрат на проверку различных условий. Самих проверок во время выполнения, конечно, тоже не будет. Поэтому макрос assertследует использовать только для проверки того, что действительно недопустимо. Это может быть полезно при отладке программы, но не должно использоваться для замены логических проверок времени выполнения или проверки ошибок, которые должна осуществлять программа.