eminfedar

Merhabalar, bu yazıda C++11 sürümünde dile eklenmiş constexpr terimini inceleyeceğiz.

Nedir?

constexpr derleme esnasında(compile-time) sonucu belli olan, sabit değer döndüren bir fonksiyon, hatta ifadelerin tanımlanması için kullanılır.

“İyi de bunu zaten makrolar yapıyor?” diyebilirsiniz.
Örneğin #define UZUNLUK 10 gibi. (bu da derleme esnasında bilinen sabit bir değer?)

Veya sabit bir değişkene ihtiyacımız varsa zaten const ile tanımlayabiliyoruz.
Örneğin const int UZUNLUK = 10; gibi.

constexpr ise derleme esnasında yapılacak işlemi basit makro kopyala-yapıştırı ve sabit değişken tanımlayabilmenin de ötesine çıkarıp, bu ikisinin birleşerek daha kapsamlı ve dilin kendisine ait bir işlevi olmuş halidir diyebiliriz.

Nasıl yani?

Mesela genel olarak dereceler ile çalışmanıza rağmen programınızdaki formüllerde o derecenin radyan cinsinden değerine ihtiyaç duyuyorsunuz. Bunun için bir constexpr çevirici fonksiyon tanımlayıp kullanabilirsiniz:

const double PI = 3.1415926535;
constexpr double radyan(double derece) { return derece*180/PI; }

int sonuc = radyan(180); // Derleme esnasında hesaplanır. Çünkü sonucu belli ve sabit.

Bu işlemlerin sonucu program daha derlenirken bellidir ve bir daha hesaplanmazlar.

Fakat makrolar gibi “sadece derleme esnasında” da değiller. Aynı zamanda çalışma esnasında(runtime) olarak da kullanılabilirler:

(işte dışardan makrolarla değil de dilin kendi içindeki bir özelliği olunca böyle güzel şeyler yapabiliyorsunuz :))

#include <iostream>
#include <string>

constexpr int KARESI(int sayi) { return sayi*sayi; }

int main()
{
    // Derleme esnasında: (compile-time)
    const int a = 5;
    int b = KARESI(a);
    std::cout << a << ", " << b << std::endl;

    // Çalışma esnasında: (run-time)
    int c;
    std::cin >> c; // Kullanıcıdan değeri aldık
    int d = KARESI(c);
    std::cout << c << ", " << d << std::endl;

    return 0;
}

//Derlemek için: g++ dosya.cpp --std=c++11

Şimdi constexpr’in etkisini bir inceleyelim.

constexpr sayesinde kodumuz şöyle bir Assembly çıktısı oluşturuyor (int b için 1 işlem):

main:
    ; ...
    mov     DWORD PTR [rbp-4], 5 ; const int a = 5;
    mov     DWORD PTR [rbp-8], 25 ; int b = KARESI(a);

; Gördüğünüz gibi sonuç direk 25, hesaplama yok.

Yukarıdaki kod eğer constexpr‘siz derlenseydi, değer çalışma esnasında hesaplanacaktı.

int KARESI(int sayi) { return sayi*sayi; }

const int a = 5;
int b = KARESI(a);

Assembly Çıktısı (int b için 9 işlem):

KARESI(int): ; "int KARESI(int sayi)" fonksiyonu
    push    rbp
    mov     rbp, rsp
    mov     DWORD PTR [rbp-4], edi
    mov     eax, DWORD PTR [rbp-4]
    imul    eax, eax
    pop     rbp
    ret

main:
    ; ...
    mov     DWORD PTR [rbp-4], 5 ; const int a = 5
    mov     edi, 5
    call    KARESI(int) ; KARESI çağırılıp değer hesaplanıyor.
    mov     DWORD PTR [rbp-16], eax ; hesaplanan değer int b'ye atanıyor

Kısaca: makro katili, derleyici ve dil dostu, bol bol kullanmamız gereken bir nimet :)

Evet constexpr pek çok kişi tarafından “bu ne ya karışık karışık şeyler, const neyimize yetmiyor” diye itilen bir keyword olmasına rağmen çok yenilikçi, çok da işlevsel ve kullanılmaya pek elzem bir keywordümüzdü :).

Eksik bir kısım veya eklememizi istediğiniz bir şey varsa yorumlara yazmayı unutmayın :)

Hayırlı sağlıklı ve huzurlu günler!