C++11 y constexpr

El estándar de C++ desde su versión 11, incluye el nuevo especificador 'constexpr'. En concreto me voy a centrar en la especificación 11 de C++, ya que en la versión 14 hay algunos cambios muy interesantes, pero el compilador que voy a utilizar (que será Visual C++ de Visual Studio 2015), solo incluye hasta la versión 11.

A estas alturas me imagino que la mayoría de vosotros ya conocereis la existencia de este nuevo especificador, pero para aquellos que no lo sepan y por tanto, no lo hayan utilizado nunca, decir que se trata de un especificador para variables y funciones, que permitirá que éstas puedan ser utilizadas en expresiones constantes, las cuales en principio, podrán ser evaluadas en tiempo de compilación.

Y como una imagen vale más que mil palabras y, para nosostros un pedazo de código vale más que mil párrafos de explicaciones, vamos con un sencillo ejemplo.

Imaginad que definimos una plantilla que recibe un parámetro de tipo constante, y queremos que en el momento de instanciar tal plantilla, podamos pasarle una función como parámetro. Hasta ahora esto no era posible, al obligarnos la plantilla a que dicho parámetro fuese de tipo constante, pero ahora, y gracias al especificador 'constexpr', ya es posible, vamos a verlo.

#include <iostream>
using namespace std;
template<int n>
struct Calculos
{
 Calculos()
 {
  std::cout << "Valor: " << n << '\n';
 }
};
int main()
{
 Calculos<5> Test;
}

Bueno, como veis, lo que va a suceder con este pequeño código, es que se va a crear una instancia de  tipo Calculos y en cuanto se llame a su constructor, se mostrará por pantalla el valor pasado como parámetro a la plantilla, es decir el valor '5'

Pues bien, ¿qué sucede si lo que queremos es incluir como parámetro de la plantilla una llamada a una función que retorne un valor de tipo entero, por ejemplo el factorial de un número, en lugar de codificar directamente el valor '5'?, pues vamos a verlo:

#include <iostream>
using namespace std;
int factorial(int v)
{
 return v <= 1 ? 1 : (v * factorial(v-1));
}
template<int n>
struct Calculos
{
 Calculos()
 {
  std::cout << "Valor: " << n << '\n';
 }
};
int main()
{
 Calculos<factorial(6)> Test;
}

Este pedazo de código, va a lanzar un error en tiempo de compilación, porque al instanciar Test, va a comprobar que la funcion factorial no es constante y la plantilla está esperando un valor constante.

Pues bien, esto lo resolvemos incluyende el especificador 'constexpr' en la declaración de la función factorial. Obviamente, esto nos va a imponer ciertas restricciones en cuanto a que podemos utilizar en la programación de dicha función y que no. Por ejemplo, no podremos declarar variables locales, no podremos utilizar sentencias de iteración tipo For, While, etc. Esto último si que se podrá hacer con la versión del estándar 14 de C++

El siguiente código si que compilará sin ningún tipo de error, ya que el compilador evaluará la función  factorial en tiempo de compilación, consiguiendo de esta manera que el parámetro de la plantilla sea constante.

#include <iostream>
using namespace std;
constexpr int factorial(int v)
{
 return v <= 1 ? 1 : (v * factorial(v-1));
}
template<int n>
struct Calculos
{
 Calculos()
 {
  std::cout << "Valor: " << n << '\n';
 }
};
int main()
{
 Calculos<factorial(6)> Test}


Por último, simplemente decir que según parece, en la RTM de Visual Studio 2015 no estarán implementadas las características de 'constexpr' incluídas en el estándar C++14, tocará esperar a otra versión.


En cualquier caso, si que se pueden ir probando algunas de estas con el compilador GCC en su versión 5. Podeis ver algo de información al respecto aquí: https://isocpp.org/files/papers/N3652.html