constexpr 深度限制与 clang （fconstexpr-深度似乎不起作用）

有没有办法配置 constexpr 实例化深度？ 我正在运行 -fconstexpr-depth=4096 （使用 clang/XCode）。

但仍然无法编译此代码并出现错误： Constexpr 变量 fib_1 必须由常量表达式初始化。 无论是否设置选项 -fconstexpr-depth=4096，代码都会失败。

这是 clang 的错误还是预期会以这种方式表现。 注意：这在 fib_cxpr(26) 之前一直有效，27 是它开始失败的时候。

Code:

constexpr int fib_cxpr(int idx) {
    return idx == 0 ? 0 :
           idx == 1 ? 1 :
           fib_cxpr(idx-1) + fib_cxpr(idx-2); 
}

int main() {
    constexpr auto fib_1 = fib_cxpr(27);
    return 0; 
}

TL;DR:

对于 clang 你需要命令行参数-fconstexpr-steps=1271242并且你不需要超过-fconstexpr-depth=27

计算斐波那契数的递归方法不需要太多的递归深度。所需深度为fib(n)事实上不超过n。这是因为最长的调用链是通过fib(i-1)递归调用。

constexpr auto fib_1 = fib_cxpr(3); // fails with -fconstexpr-depth=2, works with -fconstexpr-depth=3
constexpr auto fib_1 = fib_cxpr(4); // fails with -fconstexpr-depth=3, works with -fconstexpr-depth=4

所以我们可以得出结论-fconstexpr-depth重要的不是设置。

此外，错误消息还表明了差异：

constexpr auto fib_1 = fib_cxpr(27);

编译为-fconstexpr-depth=26，为了确保我们达到该限制，clang 会生成以下消息：

note: constexpr evaluation exceeded maximum depth of 26 calls

但是编译用-fconstexpr-depth=27，有足够的深度，会产生以下消息：

note: constexpr evaluation hit maximum step limit; possible infinite loop?

所以我们知道 clang 区分了两种失败：递归深度和“步数限制”。

“clang 最大步数限制”的 Google 搜索结果显示有关实现此功能的 clang 补丁的页面，包括命令行选项的实现：-fconstexpr-steps。进一步谷歌搜索此选项表明没有用户级文档。

因此，没有关于 clang 算作“步骤”或 clang 需要多少“步骤”的文档fib(27)。我们可以把这个值设置得很高，但我认为这是一个坏主意。相反，一些实验表明：

n : steps
0 : 2
1 : 2
2 : 6
3 : 10
4 : 18

这表明步骤(fib(n)) == 步骤(fib(n-1)) + 步骤(fib(n-2)) + 2. 稍微计算一下，根据这个，fib(27)应该需要 1,271,242 个 clang 步数。所以编译用-fconstexpr-steps=1271242应该允许程序编译，这确实it does http://coliru.stacked-crooked.com/a/baf8408fad71adce。编译用-fconstexpr-steps=1271241会产生与之前相同的错误，因此我们知道我们有一个确切的限制。

An alternative, less exact method involves observing from the patch that the default step limit is 1,048,576 (2²⁰), which is obviously sufficient for fib(26). Intuitively, doubling that should be plenty, and from the earlier analysis we know that two million is plenty. A tight limit would be ⌈φ · steps(fib(26))⌉ (which does happen to be exactly 1,271,242).

另一件需要注意的事情是，这些结果清楚地表明 clang 没有对 constexpr 评估进行任何记忆化。海湾合作委员会does https://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2009-11/msg01504.html，但似乎这根本没有在 clang 中实现。尽管记忆会增加内存需求，但有时（如本例所示）可以大大减少评估所需的时间。我从中得出的两个结论是，编写需要记忆以获得良好编译时间的 constexpr 代码对于可移植代码来说并不是一个好主意，并且可以通过支持 constexpr 记忆和启用/禁用它的命令行选项来改进 clang。