Làm thế nào một const expr có thể được đánh giá nhanh như vậy

Tôi đã thử các biểu thức const được đánh giá tại thời điểm biên dịch. Nhưng tôi đã chơi với một ví dụ có vẻ cực kỳ nhanh khi được thực thi vào thời gian biên dịch.

#include<iostream> 

constexpr long int fib(int n) { 
    return (n <= 1)? n : fib(n-1) + fib(n-2); 
} 

int main () {  
    long int res = fib(45); 
    std::cout << res; 
    return 0; 
} 

Khi tôi chạy mã này, mất khoảng 7 giây để chạy. Càng xa càng tốt. Nhưng khi tôi đổi long int res = fib(45)sang const long int res = fib(45)thì không mất một giây. Theo hiểu biết của tôi, nó được đánh giá tại thời gian biên dịch. Nhưng quá trình biên dịch mất khoảng 0,3 giây

Làm thế nào trình biên dịch có thể đánh giá điều này nhanh như vậy, nhưng trong thời gian chạy thì mất nhiều thời gian hơn? Tôi đang sử dụng gcc 5.4.0.

Trình biên dịch lưu trữ các giá trị nhỏ hơn và không cần tính toán lại nhiều như phiên bản thời gian chạy.
(Trình tối ưu hóa rất tốt và tạo ra rất nhiều mã, bao gồm cả mánh khóe với những trường hợp đặc biệt khó hiểu đối với tôi; 2 ^ 45 ngây thơ sẽ mất hàng giờ.)

Nếu bạn cũng lưu trữ các giá trị trước đó:

int cache[100] = {1, 1};

long int fib(int n) {
    int res = cache[n];
    return res ? res : (cache[n] = fib(n-1) + fib(n-2));
} 

phiên bản thời gian chạy nhanh hơn nhiều so với trình biên dịch.

Bạn có thể thấy thú vị với 5,4 chức năng không bị loại bỏ hoàn toàn, bạn cần ít nhất 6,1 cho điều đó.

Tôi không nghĩ rằng có bất kỳ bộ nhớ đệm xảy ra. Tôi đã thuyết phục tôi ưu hoa là đủ thông minh để chứng minh mối quan hệ giữa fib(n - 2)và fib(n-1)và tránh các cuộc gọi thứ hai hoàn toàn. Đây là đầu ra GCC 5.4 (thu được từ godbolt) không có constexprvà -O2:

fib(long):
        cmp     rdi, 1
        push    r12
        mov     r12, rdi
        push    rbp
        push    rbx
        jle     .L4
        mov     rbx, rdi
        xor     ebp, ebp
.L3:
        lea     rdi, [rbx-1]
        sub     rbx, 2
        call    fib(long)
        add     rbp, rax
        cmp     rbx, 1
        jg      .L3
        and     r12d, 1
.L2:
        lea     rax, [r12+rbp]
        pop     rbx
        pop     rbp
        pop     r12
        ret
.L4:
        xor     ebp, ebp
        jmp     .L2

Tôi phải thừa nhận rằng tôi không hiểu đầu ra với -O3 - mã được tạo phức tạp một cách đáng ngạc nhiên, với rất nhiều truy cập bộ nhớ và con trỏ mỹ phẩm và hoàn toàn có thể có một số bộ nhớ đệm (ghi nhớ) được thực hiện với các cài đặt đó.