C++17的 if constexpr 是如何简化模板元编程的?它与常规的 if 语句以及#if预处理指令有何根本不同?

C++17的 if constexpr 是如何简化模板元编程的?它与常规的 if 语句以及#if预处理指令有何根本不同?

if constexpr之前的std::enable_if 的复杂性

eg:编写一个函数,能将任意类型的值转为字符串

  1. 如果传入的是指针,则解引用后再转换
  2. 如果传入的是普通值,则直接转换

std::enable_if的C++11/14写法:

c++ 复制代码
#include <string>
#include <type_traits> // for std::is_pointer

// 版本A:当T是指针时,此模板被启用
template<typename T>
typename std::enable_if<std::is_pointer<T>::value, std::string>::type
to_string_advanced(T value) {
    std::cout << "Pointer version called: ";
    return std::to_string(*value); // 解引用
}

// 版本B:当T不是指针时,此模板被启用
template<typename T>
typename std::enable_if<!std::is_pointer<T>::value, std::string>::type
to_string_advanced(T value) {
    std::cout << "Value version called: ";
    return std::to_string(value);
}

缺点:

  1. 代码冗长:逻辑相似的代码被迫拆分到两个完全独立的函数模板中
  2. 可读性差typename std::enable_if<...>::type 可读性差
  3. 可读性差typename std::enable_if<...>::type 这种语法非常晦涩难懂

if constexpr 的解决方案:简洁的编译期分支

if constexpr 允许我们将这些分散的逻辑重新整合到一个函数模板中,代码变得极其清晰

c++ 复制代码
#include <string>
#include <type_traits>
#include <iostream>

template<typename T>
std::string to_string_advanced_cpp17(T value) {
    // 条件必须是编译期常量表达式
    if constexpr (std::is_pointer<T>::value) {
        // 如果T是指针类型,编译器只编译这部分代码
        std::cout << "Pointer branch compiled: ";
        return std::to_string(*value);
    } else {
        // 如果T不是指针类型,编译器只编译这部分代码
        std::cout << "Value branch compiled: ";
        return std::to_string(value);
    }
}

int main() {
    int x = 10;
    int* p = &x;
    to_string_advanced_cpp17(p); // T = int*, is_pointer为true, 编译if分支
    to_string_advanced_cpp17(x); // T = int, is_pointer为false, 编译else分支
}

if constexpr

  1. 判断在编译期进行
  2. 编译器会根据判断结果,只编译 其中一个分支(ifelse),另一个分支会被完全丢弃
  3. "丢弃"意味着编译器甚至不会检查 被丢弃分支的语法和语义。例如,在上面的代码中,当传入int类型时,if分支被丢弃,编译器根本不会去看*value这行代码,因此即使对int类型进行*value操作是错误的,也不会产生编译错误
特性 #if(预处理器) if(常规语句) if constexpr(编译期语句)
工作阶段 预处理阶段(编译前) 运行期 编译期
判断依据 预处理宏(#define) 变量的运行时值 编译期常量和类型信息
分支处理 只将一个分支的文本交给编译器 两个分支都会被编译,运行时根据条件选择一个执行 只有一个分支会被编译,另一个分支被完全丢弃
类型感知 完全不感知 C++ 类型 感知类型,但两个分支都必须对当前类型合法 感知类型,且只要求被选中的分支对当前类型合法
相关推荐
菜就多练,以前是以前,现在是现在39 分钟前
Codeforces Round 986 (Div. 2)
c++·算法
C_Liu_1 小时前
从C语言到C++:拥抱面向对象编程的全新世界
c语言·开发语言·c++
瓦特what?1 小时前
C + +
c语言·开发语言·c++·经验分享·笔记·算法·程序员创富
啊阿狸不会拉杆2 小时前
《算法导论》第 1 章 - 算法在计算中的作用
开发语言·数据结构·c++·算法·排序算法
WBluuue2 小时前
数据结构与算法:哈希函数的应用及一些工程算法
c++·算法·面试·哈希算法
刃神太酷啦2 小时前
C++ 容器适配器与核心数据结构精解:栈、队列、deque 底层实现与实战应用----《Hello C++ Wrold!》(17)--(C/C++)
java·c语言·数据结构·c++·qt·算法·leetcode
打点计时器2 小时前
onnxruntime配置开启ACL加速Arm上的模型推理
linux·c++
打点计时器5 小时前
Onnx模型部署到Arm64进行推理
c++
ikkkkkkkl5 小时前
LeetCode:209.长度最小的子数组&&3.无重复字符的最长子串
数据结构·c++·算法·leetcode