Constexpr vs Makros

Wo sollte ich Makros bevorzugen und wo sollte ich constexpr bevorzugen ? Sind sie nicht im Grunde gleich?

#define MAX_HEIGHT 720

vs.

constexpr unsigned int max_height = 720;

Sind sie nicht im Grunde gleich?

Nein auf keinen Fall. Nicht einmal annähernd.

Abgesehen davon , ist das Makro ein intund Sie constexpr unsignedein unsigned, gibt es wichtige Unterschiede und Makros nur haben einen Vorteil.

Umfang

Ein Makro wird vom Präprozessor definiert und bei jedem Auftreten einfach in den Code eingesetzt. Der Präprozessor ist dumm und versteht die C ++ - Syntax oder -Semantik nicht. Makros ignorieren Bereiche wie Namespaces, Klassen oder Funktionsblöcke, sodass Sie keinen Namen für andere Elemente in einer Quelldatei verwenden können. Dies gilt nicht für eine Konstante, die als richtige C ++ - Variable definiert ist:

#define MAX_HEIGHT 720
constexpr int max_height = 720;

class Window {
  // ...
  int max_height;
};

Es ist in Ordnung, eine Mitgliedsvariable aufzurufen, max_heightda sie ein Klassenmitglied ist und daher einen anderen Bereich hat und sich von dem im Namespace-Bereich unterscheidet. Wenn Sie versuchen würden, den Namen MAX_HEIGHTfür das Mitglied wiederzuverwenden , würde der Präprozessor ihn in diesen Unsinn ändern, der nicht kompiliert werden würde:

class Window {
  // ...
  int 720;
};

Aus diesem Grund müssen Sie Makros angeben, UGLY_SHOUTY_NAMESum sicherzustellen, dass sie hervorstechen, und Sie können vorsichtig sein, wenn Sie sie benennen, um Konflikte zu vermeiden. Wenn Sie Makros nicht unnötig verwenden, müssen Sie sich darüber keine Sorgen machen (und müssen nicht lesenSHOUTY_NAMES ).

Wenn Sie nur eine Konstante in einer Funktion haben möchten, können Sie dies nicht mit einem Makro tun, da der Präprozessor nicht weiß, was eine Funktion ist oder was es bedeutet, sich in ihr zu befinden. Um ein Makro nur auf einen bestimmten Teil einer Datei zu beschränken, müssen Sie #undefes erneut ausführen:

int limit(int height) {
#define MAX_HEIGHT 720
  return std::max(height, MAX_HEIGHT);
#undef MAX_HEIGHT
}

Vergleichen Sie mit dem weitaus vernünftigeren:

int limit(int height) {
  constexpr int max_height = 720;
  return std::max(height, max_height);
}

Warum bevorzugen Sie das Makro?

Ein echter Speicherort

Eine constexpr-Variable ist eine Variable also tatsächlich im Programm vorhanden ist, und Sie können normale C ++ - Dinge tun, z. B. ihre Adresse nehmen und einen Verweis darauf binden.

Dieser Code hat ein undefiniertes Verhalten:

#define MAX_HEIGHT 720
int limit(int height) {
  const int& h = std::max(height, MAX_HEIGHT);
  // ...
  return h;
}

Das Problem ist, dass MAX_HEIGHTes sich nicht um eine Variable handelt, sodass der Aufruf std::maxeines temporären intElements vom Compiler erstellt werden muss. Die Referenz, die von zurückgegeben wird, std::maxverweist dann möglicherweise auf die temporäre Referenz , die nach dem Ende dieser Anweisung nicht mehr vorhanden ist, sodass return hauf ungültigen Speicher zugegriffen wird.

Dieses Problem besteht bei einer richtigen Variablen einfach nicht, da sie einen festen Speicherort hat, der nicht verschwindet:

int limit(int height) {
  constexpr int max_height = 720;
  const int& h = std::max(height, max_height);
  // ...
  return h;
}

(In der Praxis würden Sie wahrscheinlich int hnicht erklären , const int& haber das Problem kann in subtileren Kontexten auftreten.)

Präprozessorbedingungen

Die einzige Zeit, um ein Makro zu bevorzugen, ist, wenn Sie möchten, dass sein Wert vom Präprozessor verstanden wird, um ihn unter #ifBedingungen zu verwenden, z

#define MAX_HEIGHT 720
#if MAX_HEIGHT < 256
using height_type = unsigned char;
#else
using height_type = unsigned int;
#endif

Sie konnten hier keine Variable verwenden, da der Präprozessor nicht versteht, wie Variablen namentlich referenziert werden. Es versteht nur grundlegende sehr grundlegende Dinge wie Makroerweiterung und Direktiven, die mit #(wie #includeund #defineund #if) beginnen.

Wenn Sie eine Konstante wünschen, die vom Präprozessor verstanden werden kann, sollten Sie den Präprozessor verwenden, um sie zu definieren. Wenn Sie eine Konstante für normalen C ++ - Code wünschen, verwenden Sie normalen C ++ - Code.

Das obige Beispiel soll nur eine Präprozessorbedingung demonstrieren, aber selbst dieser Code könnte die Verwendung des Präprozessors vermeiden:

using height_type = std::conditional_t<max_height < 256, unsigned char, unsigned int>;

Im Allgemeinen sollten constexprSie Makros verwenden, wann immer Sie möchten, und nur dann, wenn keine andere Lösung möglich ist.

Begründung:

Makros sind eine einfache Ersetzung im Code und führen aus diesem Grund häufig zu Konflikten (z. B. Windows.h- maxMakro vs std::max). Darüber hinaus kann ein funktionierendes Makro leicht auf andere Weise verwendet werden, was dann seltsame Kompilierungsfehler auslösen kann. (z.BQ_PROPERTY für Strukturelemente verwendet)

Aufgrund all dieser Unsicherheiten ist es ein guter Codestil, Makros zu vermeiden, genau wie Sie normalerweise Gotos vermeiden würden.

constexpr ist semantisch definiert und erzeugt daher typischerweise weit weniger Probleme.

Tolle Antwort von Jonathon Wakely . Ich würde Ihnen auch raten, sich die Antwort von jogojapan anzusehen, um herauszufinden , was der Unterschied zwischen constund istconstexpr bevor Sie überhaupt über die Verwendung von Makros nachdenken.

Makros sind dumm, aber auf gute Weise. Angeblich sind sie heutzutage eine Build-Hilfe, wenn Sie möchten, dass ganz bestimmte Teile Ihres Codes nur kompiliert werden, wenn bestimmte Build-Parameter "definiert" werden. Normalerweise bedeutet dies nur, dass Sie Ihren Makronamen verwenden, oder besser noch, nennen wir ihn a Triggerund fügen Dinge hinzu wie /D:Trigger:-DTrigger etc. zu den Build - Tools verwendet werden.

Obwohl es viele verschiedene Verwendungszwecke für Makros gibt, sind dies die beiden, die ich am häufigsten sehe und die keine schlechten / veralteten Praktiken sind:

1. Hardware- und plattformspezifische Codeabschnitte
2. Erhöhte Ausführlichkeit baut auf

Während Sie im Fall des OP das gleiche Ziel erreichen können, ein int mit constexproder a zu definieren MACRO, ist es unwahrscheinlich, dass sich die beiden bei Verwendung moderner Konventionen überschneiden. Hier sind einige allgemeine Makronutzungen, die noch nicht eingestellt wurden.

#if defined VERBOSE || defined DEBUG || defined MSG_ALL
    // Verbose message-handling code here
#endif

Nehmen wir als weiteres Beispiel für die Verwendung von Makros an, dass Sie eine bevorstehende Hardware veröffentlichen müssen oder eine bestimmte Generation davon, die einige knifflige Problemumgehungen enthält, die die anderen nicht benötigen. Wir definieren dieses Makro als GEN_3_HW.

#if defined GEN_3_HW && defined _WIN64
    // Windows-only special handling for 64-bit upcoming hardware
#elif defined GEN_3_HW && defined __APPLE__
    // Special handling for macs on the new hardware
#elif !defined _WIN32 && !defined __linux__ && !defined __APPLE__ && !defined __ANDROID__ && !defined __unix__ && !defined __arm__
    // Greetings, Outlander! ;)
#else
    // Generic handling
#endif