constexpr

✍ dations ◷ 2024-09-20 12:38:42 #C++,计算机编程

constexpr是C++11引入的关键字,用于编译时的常量与常量函数。

声明为constexpr函数的意义是:如果其参数均为合适的编译期常量,则对这个constexpr函数的调用就可用于期望常量表达式的场合(如模板的非类型参数,或枚举常量的值)。如果参数的值在运行期才能确定,或者虽然参数的值是编译期常量,但不匹配这个函数的要求,则对这个函数调用的求值只能在运行期进行。

C++编译时可确定常量表达式的结果,因此可在编译时优化。C++规范在一些地方要求使用常量表达式,如声明数组的维数。但常量表达式不允许包含函数调用或者对象构造。因此下述代码无效:

int get_five() {return 5;}int some_value; // 创建包含12个整数的数组. C++03中非法,因为get_five() + 7不是常量表达式

C++11引入了关键字constexpr,允许编程者保证函数或对象的构造函数是编译时常量。上述代码可以改写为:

constexpr int get_five() {return 5;}int some_value; // Create an array of 12 integers. Valid C++11

constexpr函数必须满足下述限制:

C++11去掉了const variable必须是整型或者枚举型的限制,只要是用于关键字constexpr定义即可:

constexpr double earth_gravitational_acceleration = 9.8;constexpr double moon_gravitational_acceleration = earth_gravitational_acceleration / 6.0;

这些variable必须用常量表达式初始化。

为构造用户定义类型的常量表达式,构造函数必须用constexpr声明,函数体仅包含声明或null语句,不能声明变量或定义类型。因此,构造函数的实参值应该是常量表达式,直接初始化类的数据成员。析构函数是平凡的。类型的拷贝构造函数应该也定义为constexpr,以允许constexpr函数返回一个该类型的对象。类型的成员函数都应该是constexpr

constexpr函数或构造函数的实参值如果不是常量表达式,那么调用行为与结果就不是常量表达式。

C++14放松了这些限制。声明为constexpr的函数可以含有以下内容:

goto仍然不允许在constexpr函数中出现。

constexpr支持编译期的递归。例如,可以写一个constexpr函数计算斐波那契数列。

此外,C++11指出,所有被声明为constexpr的非静态成员函数也隐含声明为const(即函数不能修改*this的值)。C++14已经删除此点,非静态成员函数可以为非const

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