C++中的const, constexpr, consteval, constinit 汇总

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转载 2023-12-25 15:22:40 483 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

C++ const与constexpr深度解析：从常量定义到编译期计算在C++编程中，常量定义和编译期计算是提升代码质量和性能的核心技术。const关键字通过类型限定符实现对变量、指针和成员函数的只读约束，确保程序逻辑的不变性，这是编写安全、可维护代码的基础。constexpr则进一步要求表达式或对象在编译时即可确定值，将计算从运行时转移到编译期，从而消除运行时开销，实现零开销抽象。这种编译期计算能力对于性能优化、模板元编程和库开发至关重要，特别是在需要固定数组大小、模板非类型参数等场景中。通过深入理解const的承诺不变性和constexpr的编译期确定性要求，开发者能够更阅读详情

前言

const constexpr 还有consteval constinit, 他们到底有什么区别和联系?

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、const

const是变量类型名的一部分，即 part of type name，一个名字叫“const T”的类型，和T这个类型本身处于一种平级的关系
既然const T只是一个类型，那么以它为类型的变量就既可以在编译期间初始化，也可以在运行期间初始化。

二、constexpr

constexpr是声明的一部分，即 part of a declaration，他不是变量类型的一部分。
constexpr的主要作用是声明变量的值或函数的返回值可以在常量表达式（即编译期便可计算出值的表达式）中使用，没有constexpr函数之前，我们无法在需要编译期常量的地方使用函数的返回值。
当引用变量用constexpr修饰时，这个引用变量所指向的object必须也在编译期获得明确的初始化，即初始化涉及到的所有运算都必须是可以在编译期间完成的。
假如我们想用某个构造函数来给constexpr变量赋值时，这个构造函数就必须用constexpr修饰。
constexpr修饰函数时对函数的要求:
- 除了函数自己的参数, 函数只能引用全局不变常量。
- 函数只能调用其他 constexpr 修饰的函数。
- 如果你想要函数调用表达式的返回值能作为编译期常量使用, 首先实参必须是编译时能确定值的常量. 而不管函数是否用到该实参,就算返回值确实是一个字面量
```
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;

constexpr int foo(int i)
{
    return  5;
}

int main()
{
    int i = 10;
    std::array<int, foo(5)> arr; // OK
    foo(i); // Call is Ok
    // But...
    std::array<int, foo(i)> arr1; // Error 除非 i 用constexpr 声明
}
```
  简单的来说，如果其传入的参数是编译期常量，那么这个函数就会产生编译时期的值。但是，传入的参数如果不是编译期常量，那么constexpr修饰的函数就和普通函数一样了。
constexpr函数即可以在编译期间运行，也可以在运行时运行，这样做是为了避免产生同一个函数需要写编译期和运行期两个重复版本的麻烦。
C++11 标准规定，如果 constexpr 修饰的模板函数实例化结果不满足常量表达式函数的要求，则 constexpr 会被自动忽略
在使用constexpr声明一个类型为T的变量时，constexpr会自动把这个变量定义为const T类型。即constexpr在完成它本职工作（告诉编译器这是个编译期常量）的同时，还把原来的T类型改为了const T类型。