constexpr 编译期可求值

    constexpr的语义是“常量表达式”，也就是在编译期可求值的表达式。

    constexpr所修饰的变量一定是编译期可求值的。

    constexpr修饰函数，至少对一组实参，可以在编译期间产生编译期常数。

constexpr int Inc(int i) {
    return i + 1;
}

constexpr int a = Inc(1);            // ok
constexpr int b = a * 2 + 1;         // ok
constexpr int c = Inc(cin.get());    // error

 编译期计算

        使用constexpr实现阶乘函数。

#include <stdio.h>

constexpr int factorial(int n)
{
  if (n == 0) {
    return 1;
  } else {
    return n * factorial(n - 1);
  }
}

int main()
{
  constexpr int n = factorial(10);
  printf("%d\n", n);
}

      使用https://godbolt.org/ 查看上述代码的汇编代码，常量3628800即为factorial(10)在编译时就计算出的结果。

main:                                   # @main
        push    rax
        mov     edi, offset .L.str
        mov     esi, 3628800
        xor     eax, eax
        call    printf
        xor     eax, eax
        pop     rcx
        ret
.L.str:
        .asciz  "%d\n"

          constexpr修饰类的构造函数（构造函数内不能有动态内存分配），该构造函数的参数都是constexpr，该对象也就是constexpr对象（成员变量的初始化都放到初始化列表中）。

struct A {
    constexpr A(int x, int y): X(x), Y(y) {}
    int X, Y;
};
 
constexpr A a(1, 2);

        从c++14开始，很多标准类的构造函数和成员函数被标记为constexpr，以便在编译期使用。如：pair,  tuple, string_view, optional等。

#include <array>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <string_view>

using namespace std;

int main()
{
  constexpr string_view sv{"hi"};
  constexpr pair pr{sv[0], sv[1]};
  constexpr array a{pr.first, pr.second};
  constexpr int n1 = a[0];
  constexpr int n2 = a[1];
  cout << "n1 = " << n1 <<endl;
  cout << "n2 = " << n2 <<endl;
}

运行结果：

n1 = 104
n2 = 105

constexpr优点

1. 编译器对constexpr的代码优化，将用到的constexpr表达式都直接替换成最终结果。
2. 相比宏来说，constexpr没有额外的开销，但更安全可靠。