关于constexpr关键字以及修饰的函数

最新推荐文章于 2025-05-17 12:05:19 发布

hust_sheng

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分类专栏： c++ 文章标签： cpp 函数

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本文详细解析了C++中的constexpr关键字，包括其在函数中的应用及其限制条件。通过对比const和constexpr变量的特点，介绍了constexpr变量的初始化要求，并探讨了constexpr与指针的关系。

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关于constexpr关键字以及修饰的函数

标签：cpp

先看一个例子
[tect1.cpp]
```
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cstdio>
//#include "test.h"

using namespace std;

constexpr int screen(int x)               // constexpr
{
   return x; 
}


int main()
{   
    const int x = 0;                     // const，是常量表达式，因为值不会发生改变
    constexpr int z =  screen(x);        // constexpr
    cout << z<<endl;
    return 0;
}
```
[tect2.cpp]
```
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cstdio>
//#include "test.h"

using namespace std;

constexpr int screen(int x)
{
   return x; 
}


int main()
{   
    int x = 0;                // 不是常量表达式，因为值会改变
    int z =  screen(x);
    cout << z<<endl;
    return 0;
}
```
- 分析
  首先说明一下常量表达式的定义：常量表达式是指值不会改变且在编译阶段就可以得到结果的表达式。
  （1）[test1.cpp] 符合constexpr函数的常规用法，即函数的返回类型以及所有的形参类型必须是字面值类型（字面值类型即编译过程就能得到结果的类型）。此时，如果将 const int x = 0; 变为 int x = 0; 就会报错，因为screen函数的用在一个需要常量表达式的上下文中（constexpr类型的变量必须用常量表达式初始化），编译器在编译的过程中会检查函数的返回值是不是常量表达式，如果不是就会报错。
  （2）[test2.cpp] 表示constexpr函数可以返回非常量表达式，编译的过程没有报错，原因是screen函数并没有用在一个需要常量表达式的上下文中，编译器正在编译的过程中不会去检查该函数的返回值，也就不会报错。
  （3）作为补充，需要注意的是constexpr函数必须有return语句。
结论

可以这样认为：C++不要求constexpr函数必须返回常量表达式（以问题中的screen constexpr函数为例）
- 如果在不需要常量表达式的上下文，如： int z = screen(x); 可以不返回常量表达式，此时编译器不会检查函数的结果是否会返回常量表达式。
- 如果是在需要常量表达式的上下文中，如： constexpr int z = screen(x); 那么，constexpr函数必须可以返回常量表达式。此时编译器会去检查函数返回的结果是不是常量表达式，如果不是，就会报错。

关于constexpr关键字的其他属性

constexpr变量
const和constexpr变量之间的主要区别在于：const变量的初始化可以延迟到运行时，而constexpr变量必须在编译时进行初始化。所有constexpr变量均为常量，因此必须使用常量表达式初始化。

constexpr float x = 42.0;       // right!
constexpr float y{108};         // right!
constexpr float z = exp(5, 3);  // right!
constexpr int i;                // Error! Not initialized
int j = 0;
constexpr int k = j + 1;        //Error! j not a constant expression

constexpr和指针

首先回忆一下const与指针的规则。如果关键字const出现在*左边，表示被指对象是常量；如果出现在星号右边，表示指针本身是常量；如果出现在星号两边，表示被指对象的指针两者都是常量。
与const不同，在constexpr声明中如果定义了一个指针，限定符constexpr仅对指针有效，与指针所指对象无关。
```
const int *p     = 0; // non-const pointer, const data
constexpr int *q = 0; // const pointer, non-const data
```
与其它常量指针类似，const指针既可以指向常量也可以指向一个非常量：
```
int j = 0;
constexpr int i = 2;
constexpr const int *p = &i; // const pointer, const data
constexpr int *p1 = &j;      // const pointer, non-const data
```