const和constexpr进一步思考

前言:

        首先如果你对constexpr不了解,还是不太合适.

        这篇文章主要还写我自己在用constexpr遇到的一些疑问.

推荐使用constexpr,但const更加灵活

普通全局变量:

首先,一般的普通全局变量在程序的运行时进行初始化。具体地说，它们在程序进入main函数之前的启动阶段被初始化。也就是在编译期间不会确定值.

constexpr-编译时常量:

        一定是编译期确定变量的值.

constexpr-运行时常量:

        一定会报错,它只能编译期来确定值.

const-编译时常量:

        const int x = 5; // 编译时常量

const-运行时常量:

        const int y = time(nullptr);//正常运行!!

        //constexpr int y = time(nullptr);//报错!!

从上面看出,const比constexpr更加灵活!const既可以编译的时候来确定值,在不能编译时期确定的情况下,可以在运行时期确定变量的值.那么constexpr还有什么要引入的必要吗?

两者几乎不都等价了?

那么普通的全局变量是什么时候确定值?

拓展一下:

• 普通全局变量在程序的运行时进行初始化。具体地说，它们在程序进入main函数之前的启动阶段被初始化。

const和constexpr几乎等价吗?

几乎等价,但是他又区别!

c++11,引入了constexpr想做的事,是在继承了const在编译期间的特性之后,增加一些功能!

而这个功能就是增加了对函数在编译期间确定值,也就是为什么这个关键字是const+expr组成,非常的贴切!

多说一句;expr的翻译就是表达式.c++中对于'表达式'这个词语的表达包括了变量和函数.

修饰变量的时候,constexpr几乎和const等价.都是编译期间对变量进行确定值.也就是constexpr中的const.

同时.在编译期间可以对函数确定值.也就是constexpr中的expr.

constexpr和const的作用域

普通全局变量:

        范围是所有的cpp文件,只要你加了extern就可以引用.

        非const全局变量具有外部链接。外部链接意味着这个变量在整个程序中是可见的。因此，如果在多个翻译单元中定义了相同名称的非const全局变量，链接器会检测到重复定义并报错。

const:

        范围只本cpp文件中.所以不同文件中相同的变量名不会造成重复.所以用extern引用就报错.

        const全局变量具有内部链接.每个翻译单元都有自己的独立副本，不会与其他翻译单元中的同名变量冲突。

constexpr:

        范围只本cpp文件中.所以不同文件中相同的变量名不会造成重复.

        这个同理const.

既然两者范围都是本文件,那么等同于加了static吗?

如果单纯从作用范围来看,是一样的.

但是static还有其他的属性,这些属性是要保留的.

比如修饰静态变量的时候,生命周期该怎么来就怎么来了.

如何在其他文件引用constexpr修饰的函数呢?

1:声明放在头文件,实现放在源文件

        不行!只能放在头文件中

2:直接放在头文件中实现(推荐)

        也可以直接在头文件中定义constexpr函数，以便编译器更好地进行内联优化。

        我在vs2017上试了,没问题.

// math.h
#ifndef MATH_H
#define MATH_H

// 在头文件中定义 constexpr 函数
constexpr int factorial(int n) {
    return (n <= 1) ? 1 : (n * factorial(n - 1));
}

#endif // MATH_H


// main.cpp
#include <iostream>
#include "math.h"

int main() {
    constexpr int fact5 = factorial(5); // 使用 constexpr 函数
    std::cout << "Factorial of 5: " << fact5 << std::endl;
    return 0;
}

如何在其他文件引用constexpr修饰的变量呢?

1:头文件中定义constexpr变量

        通常，如果你希望在多个翻译单元中使用同一个constexpr变量，最好将其定义在头文件中，并且通常使用inline关键字(c++17)来确保它具有外部链接且避免重复定义错误。

// config.h
#ifndef CONFIG_H
#define CONFIG_H

// 在头文件中定义 inline constexpr 变量
inline constexpr int BUF_LEN = 100;

#endif // CONFIG_H


// main.cpp
#include <iostream>
#include "config.h"

int main() {
    std::cout << "Buffer length: " << BUF_LEN << std::endl;
    return 0;
}

2:定义在源文件中,加extern,可能是不行的.

        为了在多个翻译单元中引用constexpr变量，应在头文件中使用inline constexpr进行定义.

        如果尝试用extern关键字声明constexpr变量，会导致编译错误，因为constexpr变量的默认行为是内部链接性，不能在另一个翻译单元中找到其定义。

c++17中引入inline的新特性

一般来说,我们在头文件中定义了变量,这个头文件被引用了多次,就会报'多重定义'的问题,

这个时候inline就可以解决这个问题.，使用inline关键字可以避免这种链接错误，因为它允许多个翻译单元共享同一个内联函数的副本。