在编译时计算表达式

本文关键字：表达式 计算 编译 | 更新日期: 2023-09-27 18:20:38

我知道这个问题被问了很多，但只针对C/C++和Java。这个问题与使用常量表达式的性能优势有关：

当我调用一个只有常量作为参数的静态函数时，有没有一种方法可以告诉编译器，它应该在编译时已经对调用求值，并用结果替换调用？

示例：

const double pi = Math.PI; //works as Math.PI is a constant  
const double spi = Math.Sin(Math.PI); //compiler error, because expression must be constant

是否没有指令（better:Attributes）明确地告诉编译器，像Math.Sin（）这样的静态方法没有在内部修改或读取任何数据，因此从技术上讲，可以在编译时评估调用？

哦，请不要像"只做const double spi = 0"这样回答：），因为我的例子只是我所面临问题的简化版本：在保持最大性能的同时提高代码可维护性。

谢谢你的帮助，真的很感激！

在编译时计算表达式

对于数值常量，我看到两个选项：

选项一：使用静态只读（启动时计算一次）：

class MyCalc
{
    private static readonly double spi = Math.Sin(Math.PI);
    private static readonly double pi = Math.PI;
    public void Execute()
    {
        // .. whatever
    }
}

选项二：使用袖珍计算器进行计算，并对这些常数进行硬编码：

class MyCalc
{
    // Math.Sin(Math.Pi)
    private const double spi = 0;
    // Math.Pi
    private const double pi = 3.141592653589793;
    public void Execute()
    {
        // .. whatever
    }
}

我不确定编译器是否能完全优化计算中的选项一，但它应该是最可读和最可维护的方式。

如果你想在编译时做尽可能多的事情，事情会变得更加困难。在C++下，您有模板。我觉得它们写起来很麻烦，但人们用它做了很多令人惊叹的事情。编译时函数似乎变得更容易了，但我还没有尝试过。D有CTFE，它真的很强大。但D是一个利基市场，我会避免在其中编写任何严肃的代码。我不知道其他语言有相当明确的预编译评估，但我相信也有一些。

现在的编译人员相当聪明。编译器很有可能看到在没有提示的情况下内联优化函数调用的机会。使用DotNet 4.5，我们获得了AggressiveInlining属性，因此我们可能能够迫使编译器朝着正确的方向前进。C/C++也有类似的东西，并且出现了一些问题。我方的一般建议是避免inline，直到你确切地知道自己在做什么。

如果你真的不想从C#开始走这条路，在我看来，最好的选择是使用上述功能在C++中编写你的功能，编写一个易于使用的C接口，并通过PInvoke调用它。但如果真的值得，请帮自己一个忙，并在之前衡量一下。永远不要忘记优化的两条规则：

  1. 不要
  2. 还没有（仅限专家）

没有副作用的方法有[Pure]属性。然而，这只用于代码分析，而不是由编译器（目前）使用。然而，这种情况在未来可能会改变。

JetBrains ReSharper为相同的目的（代码分析）提供了类似的[Pure]属性。

因此，目前，你需要一个变通方法，比如你预先计算的值，最好是给别人一个注释，让别人知道值的来源：

const double spi = 0.0; // Math.Sin(Math.PI)

或

static readonly double spi = Math.Sin(Math.PI);

它当然会计算运行时的值，这是您不想要的。

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