c++11 constexpr浅析

constexpr与const深入解析

最新推荐文章于 2025-10-09 20:54:00 发布

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本文详细对比了constexpr与const在C++中的应用区别，重点介绍了constexpr作为常量表达式的特性，包括其在编译期计算表达式值的能力，以及如何在函数定义、数组大小指定和指针修饰中的运用。

引言

在分析template实现返回数组的大小时遇到constexpr关键字, 又学到了很多有用的知识, 这里我将整理的一些内容总结出来.

constexpr即常量表达式 : 指值不能被改变并且在编译过程就能计算出表达式的值.

const也是类似的功能, 但是const是修饰一个对象, 修饰对象本身不能进行修改, 对于const我们可以通过const_cast转化进行修改, 并且不能确保在编译期就能计算出表达式的值.

概念

常量表达式 : 指值不能被改变并且在编译过程就能计算出表达式的值.
函数返回类型以及所有的形参都是字面值类型
编译器把constexpr函数的调用替换成其结果值. 并且constexpr隐式的转为内联
函数中可以其他的语句, 但是这些语句在运行时不能执行任何操作.
constexpr函数一般定义在头文件中

概念还是挺多的, 总体而言使用constexpr修饰的函数最好一条return语句, 并且返回的编译期能确定的就行.

const与constexpr

1. 修饰对象

constexpr必须要在编译结束确定其值, 不能确定就编译报错. 而const可以延迟到编译后运行时确定. 如

// 能过编译但是操作arr就会出问题.
int n;
const int n = N;
int arr[N];

// N的值必须在编译时能确定. constexpr int N = i; 就会编译出错
constexpr int N = 10;
int arr[N];

使用constexpr时期

定义一个常量为数组大小的时候(这里定义为const类型可能会有问题, 请参考1), 保证在编译期间确定数组大小, 这也是数组创建的规则.
```
// N的值必须在编译时能确定.
constexpr int N = 10;
int arr[N];
```

函数简单返回值是一个常量, 最好用constexpr, 能在编译器间决定, 提高了效率

// 这就是我最初分析的代码. 
// 这个函数是功能是返回数传入组的大小, 采用模板, 直接传入的是引用数组, 不会有副本产生, 而且编译器间就能决定, 同时保证了异常处理(noexcept)
template<class T, std::size_t N>
    constexpr std::size_t ArrSize(T (&)[N]) noexcept
{
    return N;
}
int a[100]; ArrSize(a);

2. 修饰指针

constexpr修饰指针. 只能以这种形式定义constexpr T *p = 常量; 因为它只能修饰为顶层const, 不能修饰为底层const

constexpr int * p = NULL; // 等价于下面i
int *const ptr = NULL;
// 当然两者可以同时修饰一个指针
constexpr const int * p = NULL; // 等价于
const int * const ptr = NULL;

总结

这节浅显的分析了constexpr与const的区别, 应用环境, 修饰常量尽量还是用constexpr吧, 毕竟能确定它不会被修改, 用constexpr修饰在编译期就能确定, 效率更高.需要注意是constexpr只能修饰顶层指针.