C++11新特性 嚼文嚼字
常量表达式是指值不会改变而且在编译过程就可以获得计算结果的表达式。显然，字面值属于常量表达式，用常量表达式初始化的 const 对象也是常量表达式。以下：
express
const int max_num = 20; // max_num是常量表达式
const int limit = max_num + 1; // limit 是常量表达式
int staff_size = 2; // staff_size 不是常量表达式，由于staff_size没有用const修饰
const int zs = get_size(); // sz 不是常量表达式，虽然sz是个常量，但它的值在运行时才能肯定
一. const 和constexpr的区别
（一）修饰变量时，const为“运行期常量”，即运行期数据是只读的。而constexpr为“编译期”常量，这是const没法保证的。二者都是对象和函数接口的组成部分。编程
（二）修饰函数时，与const关键字相比，constexpr关键字不只能够修饰变量和指针，还能够修饰函数(含构造函数)。注意constexpr用于定义自定义类的对象时，要求该类具备常量构造函数,而使用const定义类对象时，则无此要求。函数
（三）二者在修饰指针时，行为有所差别。const放在号前，表示指针指向的内容不能被修改．const放在号后，表示指针不能被修改；而constexpr关键字只能放在*号前面，而且表示指针所指的内容不能被修改。spa
2、常量表达式函数指针
（一）构成constexpr函数的条件code
1. 函数体只有单一的return语句（能够经过“：”或递归来扩展）。在C++14中这条己经再也不是限制。orm
2. 函数体必须有返回值（C++11中要求不能是void函数，但C++14己再也不限制）对象
三、constexpr函数内部不能调用很是量表达式的函数，会形成编译失败。blog
4. return返回语句表达式中不能使用很是量表达式的函数、全局数据，且必须是一个常量表达式。递归
（二）注意事项
1. 在使用常量表达式函数前，必须先被定义。不能先声明，而后在函数调用后再定义。
2. constexpr函数在调用时若传入的实参均为编译期己知的，则返回编译期常量。只要任何一个实参在编译期未知，则它的运做与普通函数无异，将产生运行期结果。
3. constexpr函数的构成条件不知足时，就会变成一个普通的函数。同时constexpr函数能够同时应用于编译期语境或运行期语境（编译期语境如constexpr int a = func_constexpr(x, y)。运行期语境如int a = func_constexpr(x, y)）。
【编程实验】const和constexpr的差别
#include
#include
using namespace std;
int g_count = 0;
int normalfunc(int x)
{
return x;
}
//constexpr函数（便可当编译期常量表达式函数，也能够看成普通函数使用）
constexpr int func1(int x)
{
return x + 2;
}
constexpr void func2(){} //普通函数，constexpr必须有非void的返回值类型
constexpr int func3(); //注意这里只声明，定义在main()函数以后
//constexpr int func4() //编译失败
//{
// int x = normalfunc(2); //调用了非constexpr函数！
// return x;
//}
//幂函数：用于计算base的exp次幂
constexpr int pow(int base, int exp)
{
//版本1：递归（一条语句）----> C++11要求有且只有一条语句（即return语句)。
//return (exp == 0) ? 1 : base * pow(base, exp - 1);
//版本2：非递归（多条语句） --->C++14以上
auto ret = 1;
for (int i = 0; i < exp; ++i) {
ret *= base;
}
return ret;
}
int main()
{
//1.1 修饰变量时
int x = 0; //非constexpr变量
const int y = 0;
constexpr int a = 2; //a为编译期常量
constexpr int b = a + 4; //b为编译期常量
constexpr int c = y + 1; //c为编译期常量，y直接取自符号表，而不是来自内存值。
//constexpr auto m = x; //error，由于x不是常量
const auto n = x; //ok, d为x的副本
constexpr auto N = 10;
//std::array<int, n> arr1; //error, n不是编译期常量
std::array<int, N> arr2; //ok, N为编译期常量
std::array<int, c> arr3; //ok, c为编译期常量
constexpr auto exp = 5;
std::array<int, pow(3, exp)> arr4; //ok! pow是constexpr函数
//std::array<int, pow(3, x)> arr5; //error! x为运行期变量，从而致使pow返回值为运行期的值
//1.2 constexpr修饰指针时，表示指针自己不可修改！！！（constexpr只能放在*的左侧）
constexpr int* ptr2 = &g_count; //ok，全局变量，编译期地址可肯定
//ptr2 = nullptr; //注意，与const不一样，这里表示ptr2是常量。
*ptr2 = 100;
//constexpr int* ptr1 = &x; //error，由于x在栈上分配，在编译期不能肯定其地址。
//1.3 修饰函数时
int var1 = func3(); //ok！ func3先声明，使用后定义。
//constexpr int var2 = func3(); //error，在调用函数前，func3必须定义好了（不能只看到声明）。
constexpr int c1 = func1(N); //constexpr语境： 返回值赋值constexpr变量，是constexpr函数（实参也为constexpr）。
int c2 = func1(x); //非constexpr语境：func1用于返回值赋值给普通变量时，看成普通函数使用！
int c3 = func1(N); //非constexpr语境：func1用于返回值赋值给普通变量时，看成普通函数使用！
return 0;
}
constexpr int func3() //声明放在main以前，这里是定义！
{
return 0;
}
3、constexpr的应用
（一）定义自定义类的constexpr对象。
1. 自定义类的构造函数须为constexpr函数。
2. constexpr不能用于修饰virtual函数。由于virtual是运行时的行为，与constexpr的意义冲突。
3. C++11中被声明为constexpr成员函数会自动设为const函数，但C++14中再也不自动设为const函数。
（二）函数模板： 实例化后的函数是否为constexpr函数，在编译期是不肯定的，取决于传入的实参是否为constexpr类型。
（三）constexpr类型的函数递归
1. 利用constexpr进行编译期运算的编程方式称为constexpr元编程
2 .基于模板编译期运算的编程方式，叫模板元编程。
【编程实验】constexpr的应用
#include
using namespace std;
//1. constexpr构造函数和成员函数
class Point
{
double x, y;
public:
//常量表达式构造函数
constexpr Point(double x=0, double y=0) noexcept : x(x),y(y){}
//成员函数（注意：constexpr不容许用于修饰virtual函数）
constexpr double getX() const noexcept { return x;} //constexpr函数，在C++11中默认为const函数。但C++14中取消了，这里加const
constexpr double getY() const noexcept { return y;}
//如下两个函数在C++11中没法声明为constexpr（C++14能够！），缘由以下：
//1.C++11中被声明为constexpr成员函数会自动设为const函数，而这两个函数须要更改为员变量的值，这与const成员函数
//却不容许需改为员的值，会产生编译错误。C++14中constexpr函数再也不默认为const函数，所以能够修改为员变量。
//2. C++11中constexpr函数不能返回void型，但C++14中再也不限制。
constexpr void setX(double newX) noexcept { x = newX; } //C++11中须去掉constexpr;
constexpr void setY(double newY) noexcept { y = newY; }
};
//计算中点坐标
constexpr Point midpoint(const Point& p1, const Point& p2) noexcept
{
//p1和p2均为const对象，会调用const版本的getX()和getY()
return { (p1.getX() + p2.getX()) / 2, (p1.getY() + p2.getY()) / 2 };
}
//返回p相对于原点的中心对称点（C++14）
constexpr Point reflection(const Point& p) noexcept
{
Point ret;
ret.setX(-p.getX());
ret.setY(-p.getY());
return ret;
}
//2. 函数模板：（constexpr元编程）
//函数是否为constexpr函数，编译期未知。取决于传入的实参t是否为constexpr变量/对象
template
constexpr T func(T t)
{
return t;
}
struct NotLiteral
{
int i;
NotLiteral():i(5){} //注意：构造函数不是constexpr类型！
};
//3.constexpr类型的递归函数
//3.1 求斐波那契数
constexpr int Fib(int n)
{
return (n == 1) ? 1 : ((n == 2) ? 1 : Fib(n-1) + Fib(n -2));
}
//3.2 模板递归（模板元编程）
template
struct Fibonacci
{
static const long val = Fibonacci<N - 1>::val + Fibonacci<N - 2>::val;
};
//特化
template<> struct Fibonacci<2> { static const long val = 1; };
template<> struct Fibonacci<1> { static const long val = 1; };
template<> struct Fibonacci<0> { static const long val = 0; };
void printArray(int a[], int len)
{
cout << "Fibonacci： ";
for (int i=0; i<len; ++i)
{
cout << a[i] << " ";
}
cout << endl;
}
int main()
{
//1. 用constexpr定义自定义类的对象（要求该类具备constexpr构造函数）
constexpr Point p1(9.4, 27.7); //ok, p1为编译期常量
constexpr Point p2{ 28.8, 5.3 }; //ok，同上
//1.1求中点
constexpr auto mid = midpoint(p1, p2); //mid为编译期常量，mid.getX()也是编译期常量！！！
//1.2求关于原点的对称点
constexpr auto reflectedMid = reflection(mid);
//2. constexpr型的函数模板
NotLiteral n1; //非constexpr对象
NotLiteral n2 = func(n1); //传入实参为非constexpr对象，func成为普通函数！
//constexpr NotLiteral n3 = func(n1); //error，因为NotLiteral的构造函数不是constexpr类型，
//不能用constexpr定义该类型的constexpr的对象！！！
constexpr int a = func(1); //ok，1为constexpr对象
//3. constexpr类型递归函数
int fib1[]{ Fib(11), Fib(12), Fib(13), Fib(14) };
printArray(fib1, 4);
int fib2[] = { Fibonacci<11>::val, Fibonacci<12>::val, Fibonacci<13>::val, Fibonacci<14>::val };
printArray(fib1, 4);
return 0;
}
/*输出结果
Fibonacci： 89 144 233 377
Fibonacci： 89 144 233 377
*/
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