c++ - `constexpr` 和 `const` 的区别

Question

constexpr有什么区别和 const ?

我什么时候可以只使用其中之一？

我什么时候可以同时使用，我应该如何选择一个？

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。应用于对象时的基本区别是:

const将对象声明为常量。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修改初始化后不打算修改的对象的代码。

constexpr声明一个对象适用于标准所谓的常量表达式。但请注意 constexpr不是唯一的方法来做到这一点。

当应用于函数时，基本的区别是:

const只能用于非静态成员函数，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(可变数据成员除外，无论如何都可以修改)。

constexpr可以与成员和非成员函数以及构造函数一起使用。它声明了适合在常量表达式中使用的函数。编译器只会在函数满足特定条件 (7.1.5/3,4) 时才会接受它，最重要的是 (†):

函数体必须是非虚拟的并且非常简单:除了 typedef 和静态断言，只有一个 return声明是允许的。对于构造函数，只允许使用初始化列表、typedef 和静态断言。 (不过，= default 和 = delete 也是允许的。)

从 C++14 开始，规则更加宽松，从那时起在 constexpr 函数中允许使用:asm声明，goto声明，带有除 case 之外的标签的声明和 default ，try-block，非文字类型变量的定义，静态或线程存储期的变量的定义，不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，一般来说，非常简单的类型，通常是标量或聚合)

常量表达式
如上所述，constexpr声明适合在常量表达式中使用的对象和函数。常量表达式不仅仅是常量:

它可以用在需要编译时评估的地方，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:

声明为 constexpr不一定保证它会在编译时被评估。它可以用于此类，但它也可以用于在运行时进行评估的其他地方。

对象可能适合在常量表达式中使用而无需声明 constexpr .例子:

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

这是可能的，因为 N , 是常量并在声明时用文字初始化，满足常量表达式的标准，即使它没有声明 constexpr .

那么我实际上什么时候必须使用 constexpr ?

安 对象 喜欢 N以上可以用作常量表达式而无需声明constexpr .这适用于所有对象:

const

整数或枚举类型和

在声明时用本身是常量表达式的表达式初始化

[这是由于 §5.19/2:常量表达式不得包含涉及“左值到右值修改的子表达式，除非 [...] 整数或枚举类型的泛左值 [...]” 感谢 Richard Smith 更正我的早先声称这适用于所有文字类型。]

对于 功能为了适合在常量表达式中使用，它 必须明确声明 constexpr ;仅仅满足常量表达式函数的标准是不够的。例子:

 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/应该同时使用两者，const和 constexpr一起？
A. 在对象声明中。 当两个关键字都指向要声明的同一个对象时，这是不必要的。 constexpr暗示 const .

constexpr const int N = 5;

是相同的

constexpr int N = 5;

但是，请注意，可能存在每个关键字都指代声明的不同部分的情况:

static constexpr int N = 3;

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

在这里，NP被声明为一个地址常量表达式，即一个本身就是一个常量表达式的指针。 (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。)这里，constexpr和 const需要:constexpr总是指被声明的表达式(这里是 NP )，而 const指 int (它声明了一个指向常量的指针)。删除 const会使表达式非法(因为 (a) 指向非常量对象的指针不能是常量表达式，并且 (b) &N 实际上是指向常量的指针)。
B. 在成员函数声明中。 在 C++11 中，constexpr暗示 const ，而在 C++14 和 C++17 中则不然。在 C++11 下声明为的成员函数

constexpr void f();

需要声明为

constexpr void f() const;

在 C++14 下，为了仍可用作 const功能。