c++ constexpr

个人理解

constexpr 的目的是把可以提前到编译阶段求值的表达式在编译阶段完成计算,优化程序运行效率。

关键字说明

在C++中,constexpr是一个关键字,它用于指定一个表达式或变量的值在编译时是常量。constexpr允许编译器在编译时计算表达式的值,并将结果嵌入到生成的代码中,而不是在运行时计算。这可以提高程序的性能,并允许在编译时进行类型检查和优化。

constexpr可以应用于变量、函数和模板元编程中的表达式。

constexpr变量
constexpr变量必须在声明时初始化,并且其值必须在编译时就能确定。这样的变量通常用于定义程序中不会改变的常量值。

cpp
constexpr int kMyConstant = 42;
constexpr函数
constexpr函数必须在编译时返回常量表达式。这意味着函数内部不能有任何运行时行为,比如动态内存分配或输入/输出操作。constexpr函数通常用于计算可以在编译时确定的值。

cpp
constexpr int square(int x) {
return x * x;
}

constexpr int result = square(5); // result 的值为 25,在编译时确定
constexpr在模板元编程中的应用
在模板元编程中,constexpr允许在编译时执行复杂的计算,这些计算可能涉及类型或值的操作。由于这些计算是在编译时完成的,因此不会带来运行时的开销。

cpp
template<int N>
constexpr int factorial() {
return N * factorial<N - 1>();
}

template<>
constexpr int factorial<0>() {
return 1;
}

constexpr int fiveFactorial = factorial<5>(); // fiveFactorial 的值为 120
在上面的例子中,factorial是一个模板函数,使用递归计算阶乘。当N为0时,递归结束。由于factorial被声明为constexpr,编译器会在编译时计算factorial<5>()的值,并将结果嵌入到生成的代码中。

注意事项
不是所有的表达式都可以声明为constexpr。例如,包含虚拟函数调用的表达式或涉及不确定行为的表达式(如未定义行为或实现定义行为)就不能声明为constexpr。
constexpr仅适用于函数和变量,不适用于类、结构体或枚举等类型。
在C++11中,constexpr有一些限制,例如不能用于循环或条件语句。但从C++14开始,这些限制被放宽,允许在constexpr函数中使用更复杂的控制流。
总的来说,constexpr是一个强大的工具,它允许开发者在编译时执行一些计算,从而提高程序的性能并减少运行时的开销。

注释:非个人理解部分抄自文心一言

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