C++:constexpr

简介

关键字 constexpr 是在 c + + 11 中引入的，并在 c + + 14 中得到改进。 它表示* const ant 表达式*。 与类似 const ，可将其应用于变量：当任何代码尝试将值进行 mod 时，将引发编译器错误 if 。 与不同 const ， constexpr 还可以应用于函数和类 const ructors。 constexpr 指示值或返回值为 ant，并在 const 编译时计算（如果可能）。

constexpr 整数值可用于需要整数的任何位置 const ，例如模板参数和数组声明中的。 在编译时（而非运行时）计算某个值时，它可帮助您的程序运行速度更快，使用更少的内存。

为了限制编译时 ant 计算的复杂性 const ，以及它们对编译时间的潜在影响，c + + 14 标准要求 ant 表达式中的类型为 const 文本类型。

语法

constexpr文本类型 ident if ier = * const * ;
**constexpr*文本类型 ident if ier { * const ant-expression } ;
**constexpr文本类型 ident if ier ** ( 参数 **) ** ;
**constexprctor ** ( 参数 **) ** ;

参数

化
一个或多个参数，每个参数必须是文本类型，并且本身必须是 const ant 表达式。

返回值

constexpr 变量或函数必须返回文本类型。

constexpr 变量

和变量的主要 d if f) const constexpr 是在 const 运行时，可以将变量的初始化推迟。 constexpr 变量必须在编译时进行初始化。 所有 constexpr 变量都是 const 。

constexpr 如果变量具有文本类型并已初始化，则可以使用声明该变量。 如果初始化 for 由 ructor 按 med-v 进行 const ，则 const 必须将 ructor 声明为 constexpr 。

constexpr 当同时满足这两个条件时，可以声明引用：引用的对象由 const ant 表达式进行初始化，并且在初始化期间调用的任何隐式转换也是 const ant 表达式。

变量或函数的所有声明都 constexpr 必须具有 constexpr 规范 if ier。

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

constexpr 函数

constexpr 当使用代码需要函数时，该函数的返回值可在编译时。 使用代码要求在编译时返回值以初始化 constexpr 变量，或提供一个非类型模板参数。 如果其参数为 constexpr 值， constexpr 函数将生成编译时 const ant。 使用非参数调用时 constexpr ，或在编译时不需要其值时，它会在运行时生成一个值，如常规函数。 (这种双重行为使您不必编写 constexpr 同一函数的和非 constexpr 版本。 )

constexpr 函数或 const ructor 是隐式的 inline 。

以下规则适用于 constexpr 函数：

constexpr 函数必须接受并仅返回文本类型。

constexpr 函数可以是递归的。

它不能是 虚拟的。 const不能定义 ructor，因为 constexpr 封闭类具有任何虚拟基类。

主体可以定义为 = default 或 = delete。

主体不能包含任何 goto 语句或 try 块。

非模板的显式专用化 constexpr 可以声明为 constexpr ：

模板的显式专用化 constexpr 还不一定要 constexpr ：

以下规则适用于 constexpr Visual Studio 2017 和更高版本中的函数：

它可以包含 if 和 switch 语句以及所有循环语句，包括 for 、基于范围的 for 、 while 和。 ** while **

它可能包含局部变量声明，但必须对变量进行初始化。 它必须是文本类型，不能是 static 或线程本地类型。 本地声明的变量不需要为 const ，并且可能会改变。

constexpr 非 static 成员函数不需要是隐式的 const 。

constexpr float exp(float x, int n)
{
    return n == 0 ? 1 :
        n % 2 == 0 ? exp(x * x, n / 2) :
        exp(x * x, (n - 1) / 2) * x;
}

提示

在 Visual Studio 调试器中，调试未优化的调试版本时，可以 constexpr 通过在函数内放置一个断点来确定是否在编译时计算该函数。 如果命中该断点，则在运行时调用该函数。 如果未命中，则在编译时调用该函数。

示例

下面的示例演示 constexpr 变量、函数和用户定义类型。 在中的最后一个语句中 main() ， constexpr 成员函数 GetValue() 是一个运行时调用，因为在编译时不需要知道值。

// constexpr.cpp
// Compile with: cl /EHsc /W4 constexpr.cpp
#include <iostream>

using namespace std;

// Pass by value
constexpr float exp(float x, int n)
{
    return n == 0 ? 1 :
        n % 2 == 0 ? exp(x * x, n / 2) :
        exp(x * x, (n - 1) / 2) * x;
}

// Pass by reference
constexpr float exp2(const float& x, const int& n)
{
    return n == 0 ? 1 :
        n % 2 == 0 ? exp2(x * x, n / 2) :
        exp2(x * x, (n - 1) / 2) * x;
}

// Compile-time computation of array length
template<typename T, int N>
constexpr int length(const T(&)[N])
{
    return N;
}

// Recursive constexpr function
constexpr int fac(int n)
{
    return n == 1 ? 1 : n * fac(n - 1);
}

// User-defined type
class Foo
{
public:
    constexpr explicit Foo(int i) : _i(i) {}
    constexpr int GetValue() const
    {
        return _i;
    }
private:
    int _i;
};

int main()
{
    // foo is const:
    constexpr Foo foo(5);
    // foo = Foo(6); //Error!

    // Compile time:
    constexpr float x = exp(5, 3);
    constexpr float y { exp(2, 5) };
    constexpr int val = foo.GetValue();
    constexpr int f5 = fac(5);
    const int nums[] { 1, 2, 3, 4 };
    const int nums2[length(nums) * 2] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };

    // Run time:
    cout << "The value of foo is " << foo.GetValue() << endl;
}

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