const和constexpr

2021-03-11 约 1196 字预计阅读 3 分钟

const用来修饰只读.
constexpr用来修饰编译期可以确定的值.(编译期常量)

只读的`const`修饰符

和一般认知一样, 用const修饰的变量不可被修改, 但是变量不可被修改并不代表变量值不可被修改;

按照cppreference的解释, const代表的是只读, 只读不代表不变, 看下面一段例子:

1
2
3
4
5
6
7
int main()
{
    int a = 1;
    const int& b = a;
    a = 2;
    cout << b;
}

编译通过, 输出b的结果是2;

上面代码中, 变量b被const修饰, 代表b是只读, 我们不能改变b, 但是可以改变a的值(这样b的值也被改变了), 尽管可以认为他们是同一个东西.

可以看成const只认名字不认内容.

constexpr是C++引入的关键词, 和const很像, 但是两者并不是完全替代关系.

constexpr修饰变量时修饰的时字面量/常量, 修饰函数时表示编译期有能力(可以)确定的值.

下面的例子是不行的:

1
2
int a = 1;
constexpr int b = a;

编译期会报错说a不是一个常量表达式:

1
the value of 'a' is not usable in a constant expression

下面的例子是不行的:

1
2
3
int a = 1;
const int& b = a;
constexpr int c = b;

编译期会报错说b不是一个常量表达式:

1
the value of 'b' is not usable in a constant expression

下面的例子是可行的:

1
2
const int a = 1;
constexpr int b = a;

对这个例子我的理解是, a被修饰为一个只读变量, 并且a又是一个字面量, 所以a是一个常量.

但是这个例子是不行的:

1
2
3
const int a = 1;
const int &b = a;
constexpr int c = b;

编译器同样报错说b不是一个常量表达式. 我的理解是, 所有的值引用应该都不被当做常量. 看下面一个例子:

1
2
3
4
5
// const int a = 1;
int a = 1;
const int &b = a;       // 1
a = 2;
cout << b << endl;      // 2

不用const修饰a, 但是用const修饰b&, 表示b只能作为a的引用, 这时候我们是可以修改变量a的值并且反映在引用b上的.

const修饰的函数在运行时才可以返回函数值, 但是constexpr修饰的函数有能力在编译阶段就返回值.

比如以下函数:

1
2
3
4
constexpr int add(const int& a, const int& b)
{
    return a + b;
}

有能力在编译期计算并不代表一定在编译期计算, 调用上述add函数时, 只有在a和b是可以在编译期确定时, 函数才会在编译期返回计算结果, 否则依然时运行时返回.

1
2
int a = add(2, 3);  //编译期就可以确定结果
int b = add(a, 3);  //运行时确定结果

再看以下:

1
2
constexpr int a = add(2, 3);  //编译期就可以确定结果
int b = add(a, 3);            //编译期就可以确定结果

在我们看来, 上述代码可以说是一样的, 但是第二段代码给变量a加上了常量修饰符, 这样在b调用add时, a就是一个字面量, 编译期可以确定的.

不要把编译期想的太智能, 如上, 如果你确定某个变量是常量, 那么应该直接告诉编译器, 而不要让编译器来猜.

不是所有函数都可以使用constexpr修饰.

在C++11的标准中, constexpr修饰的函数应该只有一个return语句. 不同C++版本对此有不同的支持, 详见cppreference.