C++11的constexpr关键字详解

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2 下载量 199 浏览量 更新于2024-09-13 收藏 147KB PDF 举报
"constexpr关键字及其在C++中的应用" 在C++编程语言中,`constexpr`关键字是C++11标准引入的一个重要特性,它的出现是为了弥补`const`关键字的局限性,特别是在处理编译时常量表达式上的不足。`const`关键字用于声明不可修改的变量,但这些变量并不总是保证在编译时就能计算出来。而`constexpr`则进一步强化了这一概念,它确保变量、函数或类构造函数不仅在运行时是不可变的,而且如果条件允许,其值可以在编译时计算。 C++规范规定,某些操作如声明数组大小时,必须使用编译时常量表达式,这限制了函数调用和对象构造在这些场景中的使用。例如,在C++03中,以下代码是非法的: ```cpp int get_five() {return 5;} int some_value[get_five() + 7]; // C++03中非法 ``` 这里,`get_five()`的调用结果不能在编译时确定,因此不能用来声明数组大小。为了解决这个问题,C++11引入了`constexpr`关键字。通过将`get_five`函数声明为`constexpr`,如: ```cpp constexpr int get_five() {return 5;} int some_value[get_five() + 7]; // C++11中合法 ``` 这样,`get_five()`函数的调用结果可以在编译时计算,从而使得上述数组声明成为合法的。 `constexpr`关键字可以应用于变量、函数和类构造函数。对于变量,它与`const`相似,都禁止在程序运行时修改变量的值,但`constexpr`变量还有额外的编译时计算的能力。对于函数,`constexpr`声明的函数保证如果所有参数都是编译时常量,则其返回值也是编译时常量。这意味着,如果一个`constexpr`函数在编译期间被调用,编译器会尝试计算其结果;如果在运行时被调用,它将像普通函数那样执行。 值得注意的是,`constexpr`函数并不是始终在编译时计算,只有在满足特定条件(例如,用于初始化`constexpr`变量或作为非类型模板参数)时,编译器才会尝试这样做。否则,它们会在运行时执行,这使得`constexpr`函数具有一定的灵活性,避免了为同一功能编写两个版本(编译时和运行时)的开销。 此外,`constexpr`函数默认为内联,这有助于消除函数调用的开销,进一步提高性能。内联函数与`constexpr`函数虽然目的相似,但内联仅涉及代码展开,不保证编译时常量计算,而`constexpr`则强调了编译时的确定性。 `constexpr`关键字是C++11对常量表达式处理的一大改进,它扩展了编译时计算的能力,同时保持了运行时的兼容性,使得程序员能更高效地利用编译器进行优化。在编写高效且灵活的C++代码时,理解和正确使用`constexpr`是至关重要的。