每日一个C++知识点|const 和 constexpr 的区别

在程序开发中，由于代码复杂度大或者程序员的疏忽，以及函数参数传递中的无意识修改，都会导致数据意外修改的风险。为了解决这个问题，出现了类型限定符。其中，C++的主要类型限定符是const和constexpr两种。

那么 const 和 constexpr 的区别和联系是什么呢？什么时候用哪一个呢？那么下面分别对这个问题进行解答~

const

早期的 C++ 是对 C 的扩展，而 C 语言中只能通过#define定义常量，比如#define MAX 100，但 #define 是预处理指令，没有类型检查，容易引发隐蔽错误。const 的出现填补了类型安全的只读常量的空白，既能保证数据只读，又能让编译器做类型校验，成为 C++ 的主要类型限定符。

const 作为 C++ 的类型限定符，使用非常广泛，可以修饰普通变量、指针、引用、函数参数、类成员变量、类成员函数、静态成员变量。下面分别对其用法进行举例：

const修饰普通变量

const 修饰普通变量后，变量初始化后不可修改。

const修饰指针

const修饰指针，精细控制只读范围，可以限制指针指向的内容只读，也可以限制指针本身只读，因此分为常量指针和指针常量。

常量指针：指向常量的指针，指向的内容不可以修改，但指针可以指向其他地方：

指针常量：指针本身是常量，指针指向的内容可以修改，但指针不能指向其他地方：

除此之外，还有一种指针本身和指向的内容都是只读的情况：

const 修饰引用

const 修饰引用，声明只读引用，避免通过引用修改原变量。

修饰参数也同此理~

只读引用可绑定常量，普通引用不行：

const 修饰类成员变量

const 类成员变量必须在构造函数初始化列表中初始化，不能在类内直接赋值，也不能在构造函数体中赋值。

const 修饰成员函数

const 修饰成员函数，保证函数不修改类成员，其语法是成员函数末尾加 const。

具体来说，是保证这个成员函数内部不能修改这个类的成员变量，如下图所示：

其中get_id是类的成员函数，score是类的成员变量。

const 修饰静态成员变量

const 修饰静态成员变量是类级别的只读常量，所有类实例共享这一个值，且值初始化后不可修改，具备 static 和 const 双重的属性，也就是共享和只读的属性。

如果尝试修改：编译报错：

以上是 const 的各种使用场景，其核心是只读约束，不同场景的用法本质都是限定其修改权限。

那么我们下面来看看constexpr的用法。

constexpr

constexpr是 C++11 引入的关键字，是常量表达式，就是强制要求修饰的变量、函数、构造函数能在编译期确定值。

因为const是运行时才限制可读属性，而constexpr是编译期就确定，所以是 const 的 “编译期增强版”。

这种做法的好处是把计算和对象构造提前到编译阶段完成，既提升运行效率，又解锁编译期专属的语法能力，还能提前暴露错误。

constexpr 主要修饰变量、函数、构造函数、类成员等场景，其用法如下：

constexpr修饰变量

constexpr修饰变量时必须用编译期可确定的值初始化，在限制可读方面比const更强，可直接用于数组大小、模板参数等需要编译期常量的场景。

constexpr 修饰函数

constexpr 函数并非必须编译期执行，而是支持编译期执行，只有传入编译期常量参数时，才会在编译期计算；传入运行期参数时，退化为普通函数：

这样做的好处是：既保留了编译期计算的性能优势，又不丧失普通函数的通用性，一份代码能同时满足编译期常量计算和运行期动态计算两种场景，避免重复写两套逻辑。

但是编译器的 “自动判断” 可能带来行为不一致、调试难度增加、编译耗时上升等问题。

constexpr 修饰构造函数

constexpr修饰构造函数时，构造函数体必须为空，而且所有成员通过初始化列表初始化，在编译期构造对象；

其中类的成员变量需是 constexpr 兼容类型，比如int、float等。

#include<iostream>usingnamespacestd;classPoint{public:// constexpr 构造函数：编译期初始化成员constexprPoint(intx_,inty_):x(x_),y(y_){}// constexpr 成员函数：编译期获取成员值constexprintget_x()const{returnx;}constexprintget_y()const{returny;}private:intx,y;// 内置类型，支持 constexpr 初始化};intmain(){// 编译期创建 Point 对象constexprPointp(10,20);// 编译期获取成员值（无需运行期调用函数）constexprintx=p.get_x();// x=10constexprinty=p.get_y();// y=20cout<<"Point("<<x<<", "<<y<<")"<<endl;return0;}