C++11新特性之constexpr

1.介绍 

        constexpr是C++11标准引入的关键字,用于声明常量表达式,其目的是让一些计算在编译时就能完成,从而提高程序的性能与安全性。(因为只需要执行一次)

        在介绍其用法前,先解释一下常量表达式的含义。

        常量表达式指的是由多个常量组成的表达式,其成员都为常量,其值无法修改。

例如:

int num[10];//正确int num[6 + 4];//正确int length = 10;
int num[length];//错误,length是变量

        第一个和第二个都是常量表达式,第三个不是,因为length是变量。

2.constexpr用法

        (1)constexpr修饰普通变量。

constexpr int num = 10;

        这里num就是个编译时常量,编译器在编译阶段就知道它的值为10;

        (2)constexpr修饰函数。

constexpr int add(int a, int b) {return a + b;
}

        这种函数称为常量表达式函数。需要满足以下条件:

        1.只能包含一条返回语句,不能进行其他操作。

        2.函数必须有返回值,且为常量。

        (3)constexpr修饰类的构造函数

        对于C++内置类型的数据,可以直接用constexpr修饰,但自定义的数据类型,直接用constexpr修饰是不行的。若想自定义一个可产生常量的类型,需要在该类型的内部添加一个常量构造函数。例如:


//自定义类型的定义
struct myType {constexpr myType(char *name,int age):name(name),age(age){};const char* name;int age;//其它结构体成员
};

注意事项:该构造函数的函数体需为空,且采用初始化列表的方式赋值时必须使用常量表达式。

        (4)constexpr修饰模版函数

        constexpr可以修饰模版函数,但由于其类型的不确定性,模版实例化后的函数是否符合常量表达式也不确定。因此,C++11规定,模版函数实例化结果不满足常量表达式的,自动忽略constexpr。函数就相当于一个普通函数了。

#include <iostream>
using namespace std;
//自定义类型的定义
struct myType {const char* name;int age;//其它结构体成员
};
//模板函数
template<typename T>
constexpr T dispaly(T t){return t;
}
int main()
{struct myType stu{"zhangsan",10};//普通函数struct myType ret = dispaly(stu);cout << ret.name << " " << ret.age << endl;//常量表达式函数constexpr int ret1 = dispaly(10);cout << ret1 << endl;return 0;
}

3.constexpr与const的区别

        C++11标准中,将两者功能进行了划分:

                凡是表达“只读”语义的场景都用const。

                凡是表达“常量”语义的场景都用constexpr。 

        但在大部分情况下,二者是可以混用的。

4.总结

        创建constexpr关键字的核心还是为了优化程序的执行效率。因此,在使用时就围绕这个方向进行使用,使程序执行效率达到最优。

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