constexpr
constexpr(const expression常量表達式)
只有像1，'a'，2.5f之類的才是真正的常量。儲存在內存中的數據都應當叫做“變量”。我們既希望定義一個安全的值，又不希望這個數據成為「變量」來占用空間。關鍵字 constexpr 是在 C++11 中引入的，并在 C++14 中進行了改進。 它表示「常量表達式」。 與 const 一樣，它可以應用于變量：當任何代碼嘗試修改值時，都會引發編譯器錯誤。 與 const 不同，constexpr 還可以應用于函數和類構造函數。 constexpr 指示該值或返回值是常量，并且盡可能在編譯時計算。
constexpr變量
const 和 constexpr 變量之間的主要區別是， const 變量的初始化可能推遲到運行時。 constexpr 變量必須在 編譯期初始化 。所有的 constexpr 變量都是 const。 。
- 如果一個變量具有文本類型且已經初始化，則可以用
constexpr聲明，如果初始化是由構造函數執行的，那么必須將構造函數聲明為constexpr。 - 當滿足以下兩個條件時，可以將引用聲明為
constexpr：- 引用的對象由常量表達式初始化
- 在初始化期間所調用的任何隱式轉換也均是常數表達式。
constexpr變量或函數的所有聲明都必須具有constexpr說明符。
struct Test {
Test() : a(10) {}
const int a; // ok
};
constexpr float x = 42.0;
constexpr float y{108};
constexpr float z = exp(5, 3);
constexpr int i; // Error! Not initialized
int j = 0;
constexpr int k = j + 1; //Error! j not a constant expression
變量：
constexpr int x = 42; //ok，文本類型+常量表達式初始化
constexpr float y = sqrt(9.0); // ok，如果sqrt是constexpr函數
class Point {
public:
constexpr Point(int a, int b) : x(a), y(b) {} // constexpr構造函數
int x, y;
};
constexpr Point p(1, 2); // 合法：構造函數是constexpr
引用：
constexpr int a = 10;
constexpr const int& ref = a; // 合法：a是常量表達式
constexpr double b = 3.14;
constexpr int c = static_cast<int>(b); // 合法：顯式轉換是編譯期常量
constexpr函數
constexpr 函數主要適用于編譯期返回 constexpr 變量。 使用在需要編譯時的返回值來初始化 constexpr 變量時，或者用于提供非類型模板的自變量。 如果參數是 constexpr 值時， constexpr 函數會生成編譯時常量。 如果是不同的值時，或者編譯期時不需要其去調用執行這個函數，它將與普通函數一樣，在運行時生成一個值。 （此行為使你無需編寫同一函數的 constexpr 和非 constexpr 版本。）
constexpr 函數或構造函數是隱式 inline。
以下規則適用于「constexpr函數」：
constexpr函數必須只接受并返回文本類型，即編譯期可確定的值。constexpr函數可以是遞歸的。- 在 C++20 之前，
constexpr函數不能是虛，并且當類具有任何虛擬基類時，不能將構造函數定義為constexpr。 在 C++20 及更高版本中，constexpr函數可以是虛函數。 - 主體可以定義為
= default或= delete。 - C++11僅支持
return，C++14之后允許局部變量、循環、條件語句，但不能包含goto語句或try塊、動態內存分配（new、delete）以及修改全局變量。 - 非
constexpr模板的顯式特化可聲明為constexpr：- 即使原模板未標記
constexpr，其顯式特化版本可單獨聲明為constexpr，以滿足特定類型的編譯期計算需求。
- 即使原模板未標記
template <typename T>
T add(T a, T b) { return a + b; } // 非constexpr模板
template <>
constexpr int add<int>(int a, int b) { return a + b; } // 顯式特化為constexpr
constexpr模板的顯式特化不必是constexpr：- 若原模板為
constexpr，其顯式特化可選擇性省略constexpr，退化為運行時函數。 - 用途：針對某些類型需運行時處理時（如涉及I/O或動態內存），保留靈活性。
- 若原模板為
template <typename T>
constexpr T square(T x) { return x * x; } // constexpr模板
template <>
double square<double>(double x) { return x * x; } // 顯式特化非constexpr
constexpr 表達式也可能是變成變量
雖然 constexpr 已經是常量表達式了，但是用 constexpr 修飾變量的時候，它仍然是“定義變量”的語法，因此C++希望它能夠兼容只讀變量的情況。
當且僅當一種情況下， constexpr 定義的變量會真的成為變量，那就是這個變量被取址的時候：
void Demo() {
constexpr int a = 5;
const int *p = &a; // 會讓a退化為const int類型
}
道理也很簡單，因為只有變量才能取址。上面例子中，由于對 a 進行了取地址操作，因此， a 不得不真正成為一個變量，也就是變為 const int 類型。
那另一個問題就出現了，如果說，我對一個常量表達式既取了地址，又用到編譯期語法中了怎么辦？
template <int N>
struct Test {};
void Demo() {
constexpr int a = 5;
Test<a> t; // 用做常量
const int *p = &a; // 用做變量
}
沒關系，編譯器會讓它在編譯期視為常量去給那些編譯期語法（比如模板實例化）使用，之后，再把它用作變量寫到內存中。
換句話說，在編譯期，這里的a相當于一個宏，所有的編譯期語法會用5替換a，Test<a> 就變成了 Test<5>。之后，又會讓 a 成為一個只讀變量寫到內存中，也就變成了 const int a = 5; 那么 const int *p = &a; 自然就是合法的了。
if constexpr
C++17引入的編譯時條件判斷工具，在編譯時進行判斷，編譯條件必須是常量表達式，針對 false 的情況，不進行編譯。
#include <iostream>
#include <type_traits>
template<typename T>
void handleValue(const T& value) {
if constexpr (std::is_integral_v<T>) {
// 此分支僅在 T 為整型時編譯
std::cout << value << " 是整型，進行整型處理。" << std::endl;
} else if constexpr (std::is_floating_point_v<T>) {
// 此分支僅在 T 為浮點型時編譯
std::cout << value << " 是浮點型，進行浮點型處理。" << std::endl;
} else {
// 此分支用于其他類型
std::cout << value << " 是其他類型。" << std::endl;
}
}
int main() {
handleValue(42); // 輸出：42 是整型，進行整型處理。
handleValue(3.14); // 輸出：3.14 是浮點型，進行浮點型處理。
handleValue("Hello"); // 輸出：Hello 是其他類型。
return 0;
}
constexpr lambda
constexpr lambda 是 C++17 引入的特性，允許 lambda 表達式在編譯時進行求值，從而將編譯時計算的能力與 lambda 的簡潔語法相結合。
一個 constexpr lambda 可以通過在參數列表后顯式添加 constexpr 關鍵字來聲明：
auto square = [](int n) constexpr { return n * n; };
如果 lambda 體的操作都滿足 constexpr 函數的要求（例如，只包含確定性操作，不進行 I/O 或調用非 constexpr 函數），那么它也可以被隱式地視為 constexpr ，無需顯式聲明
// 這是一個隱式的 constexpr lambda
auto add = [](int a, int b) { return a + b; };
constexpr int result = add(10, 20); // 編譯時計算
浙公網安備 33010602011771號