Як можна швидко оцінити expr exst

Я випробував вирази const, які оцінюються під час компіляції. Але я грав із прикладом, який здається неймовірно швидким, коли виконується під час компіляції.

#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; 
} 

Коли я запускаю цей код, для запуску потрібно близько 7 секунд. Все йде нормально. Але коли я переходжу long int res = fib(45)на const long int res = fib(45)це, потрібно навіть секунди. Наскільки я розумію, це оцінюється під час компіляції. Але компіляція займає приблизно 0,3 секунди

Як компілятор може оцінити це так швидко, але під час виконання це потребує набагато більше часу? Я використовую gcc 5.4.0.

Компілятор кешує менші значення і не потрібно перераховувати стільки, скільки це робить версія версії.
(Оптимізатор дуже хороший і генерує безліч коду, включаючи хитрість із особливими незрозумілими мені випадками; наївні 2 ^ 45 рекурсії зайняли б години.)

Якщо ви також зберігаєте попередні значення:

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));
} 

версія виконання набагато швидша, ніж компілятор.

Вам може бути цікаво, що 5.4 функція не повністю усунена, для цього вам потрібно принаймні 6.1.

Я не думаю, що відбувається кешування. Я переконаний , що оптимізатор досить розумний , щоб довести зв'язок між fib(n - 2)і fib(n-1)і повністю виключає другий виклик. Це вихід GCC 5.4 (отриманий від Godbolt) без no constexpr-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

Я мушу визнати, що я не розумію вихід з -O3 - генерований код напрочуд складний, з великою кількістю доступу до пам'яті та арифметики вказівника, і цілком можливо, що з цими налаштуваннями виконано певне кешування (запам'ятовування).