《Effective Modern C++》学习笔记 - Item 15: 尽可能使用 constexpr

最新推荐文章于 2025-12-24 12:31:41 发布

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#c++ #开发语言 #后端

本文详细解析了C++中的constexpr关键字，介绍了其在对象与函数上的不同应用。对于对象，constexpr确保其为编译期已知的常量；对于函数，当参数为编译期已知时，函数结果也可在编译期计算。此外，还展示了constexpr在复杂场景中的运用，如自定义pow函数及用户定义类型的constexpr成员函数。

constexpr 关键字的概念丰富，作用于对象和函数时意义不同。
作用于对象，constexpr 描述的对象是常量，且值在编译期已知。

    int sz;								// 未初始化的int
    
    constexpr auto arraySize1 = sz;		// error! sz的值在编译期未知
    const auto arraySize2 = sz;			// ok. arraySize2是sz的const copy。MSVS过编译但链接报错，GCC可以运行且输出为0。

    std::array<int, sz> data1;			// error, std::array的size必须在编译期已知
    std::array<int, arraySize2> data2;	// error, 同上
    
    constexpr auto arraySize3 = 10;		// ok
    std::array<int, arraySize3> data3;	// ok

总结：所有 constexpr 对象都是 const，但不是所有 const 对象都是 constexpr。当你需要保证一个变量是编译期已知（已初始化）的常量时，使用 constexpr 而不是 const。
作用于函数，constexpr 描述的函数被调用时如果参数是编译期常量，则其值也在编译期被计算；如果有一个或更多参数在编译期未知，则表现与普通函数一样。相当于是一个纯编译期的常量函数与一个普通函数的二合一。
接下来通过一个情景展示 constexpr 的使用如何扩展到超出你想象的范围。假设我们要在一个 std::array 中存储某个系统的状态，状态的数量（数组空间）大小是 $3^n$