c++ - constexpr和const之间的区别

Question

constexpr和const有什么区别？


什么时候只能使用其中之一？
什么时候可以同时使用两者？应该如何选择？

Answer 1

基本含义和语法

这两个关键字都可以在对象和函数的声明中使用。应用于对象的基本区别是：


const声明一个对象为常量。这意味着保证，一旦初始化，该对象的值就不会改变，并且编译器可以利用这一事实进行优化。它还有助于防止程序员编写代码来修改在初始化后不希望修改的对象。
constexpr声明一个适合在标准调用常量表达式中使用的对象。但是请注意，constexpr不是唯一的方法。


当应用于函数时，基本区别是：


const仅可用于非静态成员函数，而不能用于一般函数。它保证成员函数不会修改任何非静态数据成员。
constexpr可以与成员函数和非成员函数以及构造函数一起使用。它声明该函数适合在常量表达式中使用。仅当函数满足某些条件（7.1.5 / 3,4），最重要的是（†）时，编译器才会接受它：


函数体必须是非虚拟的并且非常简单：除typedef和静态断言之外，仅允许单个return语句。对于构造函数，仅允许使用初始化列表，typedef和静态断言。 （不过，也允许= default和= delete。）
从C ++ 14开始，规则更加宽松，此后允许在constexpr函数中使用：asm声明，goto语句，带有case和default以外的标签的语句，请尝试-块，非文字类型的变量的定义，静态或线程存储持续时间的变量的定义，未执行初始化的变量的定义。
参数和返回类型必须是文字类型（即，通常来说，非常简单的类型，通常是标量或集合）



常数表达式

如上所述，constexpr声明两个对象以及适合在常量表达式中使用的函数。常量表达式不仅仅是常量：


它可以在需要编译时评估的地方使用，例如模板参数和数组大小说明符：

template<int N>
class fixed_size_list
{ /*...*/ };

fixed_size_list<X> mylist;  // X must be an integer constant expression

int numbers[X];  // X must be an integer constant expression

但请注意：


将某些内容声明为constexpr并不一定保证会在编译时对其进行评估。它可以用于此目的，但也可以在运行时评估的其他地方使用。
一个对象可能适合在常量表达式中使用，而无需声明为constexpr。例：

int main()
{
  const int N = 3;
  int numbers[N] = {1, 2, 3};  // N is constant expression
}

这是可能的，因为N是常量，并且在声明时使用文字进行了初始化，即使未声明constexpr，也满足常量表达式的条件。


那么我什么时候真正必须使用constexpr？


上面的N之类的对象可以用作常量表达式，而无需声明为constexpr。对于以下所有对象都是如此：


const
整数或枚举类型的
在声明时使用本身就是常量表达式的表达式进行初始化



[这是由于第5.19 / 2条所致：常量表达式不得包含涉及“从左值到右值的修改，除非[...]整数或枚举类型的[...]的glvalue”的子表达式”感谢Richard Smith纠正了早些时候声称对所有文字类型都是如此。]
为了使函数适合在常量表达式中使用，必须将其显式声明为constexpr；仅满足常数表达式函数的标准是不够的。例：

template<int N>
class list
{ };

constexpr int sqr1(int arg)
{ return arg * arg; }

int sqr2(int arg)
{ return arg * arg; }

int main()
{
  const int X = 2;
  list<sqr1(X)> mylist1;  // OK: sqr1 is constexpr
  list<sqr2(X)> mylist2;  // wrong: sqr2 is not constexpr
}

我什么时候可以同时使用const和constexpr？

A.在对象声明中。当两个关键字都引用相同的要声明的对象时，就永远不需要这样做。 constexpr表示const。

constexpr const int N = 5;

是相同的

constexpr int N = 5;

但是，请注意，在某些情况下，关键字每个都引用声明的不同部分：

static constexpr int N = 3;

int main()
{
  constexpr const int *NP = &N;
}

在这里，NP被声明为地址常量表达式，即本身就是常量表达式的指针。 （当通过将地址运算符应用于静态/全局常量表达式来生成地址时，这是可能的。）此处，constexpr和const都是必需的：constexpr始终引用要声明的表达式（此处为），而NP引用const（它声明了指向常量的指针）。删除int将使表达式非法（因为（a）指向非常量对象的指针不能为常量表达式，并且（b）const实际上是指向常量的指针）。

B.在成员函数声明中。在C ++ 11中，&N表示constexpr，而在C ++ 14和C ++ 17中则不是。在C ++ 11下声明为的成员函数为

constexpr void f();

需要声明为

constexpr void f() const;

为了仍然可用作const函数，请在C ++ 14下使用。