'constexpr'有什么用？

What are 'constexpr' useful for?

本文关键字：constexpr 什么      更新时间：2023-10-16

我真的找不到它的任何用处。我的第一个想法是，我可以使用它来实现"合同设计"，而无需使用这样的宏：

struct S
{   
    S(constexpr int i) : S(i) { static_assert( i < 9, "i must be < 9" ); }
    S(int i); //external defintion
    char *pSomeMemory;
};

但这不会编译。我认为我们也可以使用它来引用同变量，而无需在我们想避免 get/setter 以使用户的一个成员的实例成为只读时创建额外的内存：

class S
{  
private:
    int _i;
public:
    const int & constexpr i = _i;
};

但以上这些都没有真正编译。有人可以给我一些见解，为什么引入这个关键字？

constexpr的目标取决于上下文：

  1. 对于对象，它表示对象是不可变的，应在编译时构造。除了将操作移动到编译时而不是在运行时创建constexpr对象之外，还有一个额外的优势，即在创建任何线程之前初始化它们。因此，他们的访问永远不需要任何同步。将对象声明为 constexpr 的示例如下所示：

    constexpr T value{args};

    显然，要做到这一点，args需要是常量表达式。

  2. 对于函数，它表示调用函数可以产生常量表达式。constexpr函数调用的结果是否生成常量表达式取决于函数的参数和定义。直接的含义是必须inline函数(它将隐式地如此(。此外，在此类函数中可以执行的操作也存在限制。对于 C++11，函数只能有一个语句，对于非构造函数，该语句必须是 return 语句。这一限制在C++14中放宽。例如，以下是constexpr函数的定义：

    constexpr int square(int value) { return value * value; }

创建非内置类型的对象constexpr相应的类型将需要constexpr构造函数：生成的默认构造函数将不起作用。显然，constexpr构造函数需要初始化所有成员。constexpr构造函数可能如下所示：

struct example {
    int value;
    constexpr example(int value): value(value) {}
};
int main() {
    constexpr example size{17};
    int array[size.value] = {};
}

创建的constexpr值可以在需要常量表达式的任何地方使用。

在我看来

，constexpr是一种将两种C++语言结合在一起的方法 - 一种在运行时运行，另一种在编译时运行。编译时编程通常称为元编程。

首先是C，它的宏。宏实际上是由编译器运行的小程序。他们有if语句(称为#ifdef(，变量(带#define(。甚至还有一种完整的脚本语言在编译时运行。

当C++出来时，它有C宏，仅此而已。然后是C++模板。这些引入了运行编译时代码的不同方法。C++元语言在很大程度上是功能性的，例如，允许你使用尾递归进行循环。

在C++ 11中，他们认为元编程可以看起来更好，因此他们引入了constexpr。现在，您可以编写C++函数，这些函数也是元函数。在 C++ 14 中，情况变得更好，因为对 constexpr 函数的限制已经放宽。

以下是

Alex Allain在他的"Constexpr - C++11中的广义常量表达式"中的观点摘要，其中详细介绍了constexpr的有用性：

  • 首先，使用constexpr说明符，函数或变量的值可以在编译时。
  • constexpr说明符的另一个好处是它可以用函数替换宏
  • constexpr也将使您的模板元编程受益。

对效率的好处：

常量表达式...允许某些计算在编译时进行，实际上是在代码编译时而不是在程序本身运行时进行。(阿兰2(

性能优势：如果某些事情可以在编译时完成，它将完成一次，而不是每次程序运行时

其他好处：

然后，可以在只允许编译时常量表达式的情况下使用此类变量和函数。对象声明中使用的 constexpr 说明符意味着 const。函数声明中使用的 constexpr 说明符意味着内联。(CPP 1(

constexpr函数的规则：

  1. 它必须由单个返回语句组成(少数例外(
  2. 它只能调用其他 constexpr 函数
  3. 它只能引用 constexpr 全局变量 (Allain 6(

constexpr构造函数的规则：

  1. 其每个参数都必须是文本类型
  2. 该类不得具有虚拟基类
  3. 构造函数不得具有函数尝试块 (CPP 6(

引文

Allain， Alex， "Constexpr - C++11 中的广义常量表达式"， 未指定日期， "http://www.cprogramming.com/c++11/c++11-compile-time-processing-with-constexpr.html">

CPP，"Constexpr Specifier"，2014 年 12 月 16 日，http://en.cppreference.com/w/cpp/language/constexpr

编辑：对不起，让我看起来像是这些观点的作者是我的错，所以我纠正了自己，更改了各个部分，并添加了引用以避免抄袭。

回答"有人能给我一些见解，为什么引入 constexpr 关键字？

现代C++支持两种类型的不变性。

1( 常量

2(共生。

constexper将在编译时进行评估。它用于指定恒常性，并允许将数据放置在可能损坏的内存中。

示例 1：

void UseConstExpr(int temp)
{
    // This code snippet is OK
    constexpr int y = max + 300;
    std::cout << y << std::endl;
    // This code snippet gives compilation error
    // [ expression must have a constant value]
    constexpr int z = temp + 300;
}

示例 2：

int addVector(const std::vector<int>& inVect)
{
    int sum = 0;
    for ( auto& vec : inVect)
    {
        sum += vec;
    }
    std::cout << sum << std::endl;
    return sum;
}
int main()
{
    // vInt is not constant
    std::vector<int> vInt = { 1,2,3,4,5,6 }; 
    // This code snippet is OK
    // because evaluated at run time
    const int iResult = addVector(vInt);
    // Compiler throws below error
    // function call must have a constant value in a constant expression
    // because addVector(vInt) function is not a constant expression
    constexpr int iResult = addVector(vInt);
    return 0;
}

注：以上源码编译于VS2015

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