C++深入理解：const与constexpr的区别解析
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更新于2024-09-11
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"C++语言中的const和constexpr是两个重要的关键词，它们用于定义和管理常量。const主要用于在编译时确保对象的不变性，而constexpr则更进一步，它要求相关表达式能够在编译期间计算得出。
C++的const关键字允许我们声明常量变量或常量成员函数。当一个变量被声明为const时，它在程序运行期间不能被修改。然而，const并不意味着该变量必须在编译时就被初始化或其值在运行时不可变。例如，const对象的指针可以改变，只要指针指向的数据本身不变。这种特性有时会导致逻辑常量性与物理常量性的冲突，即对象的行为看起来是不变的，但实际上内部状态可能已更改。
为了克服这个问题，C++引入了mutable关键字。mutable允许在const成员函数中修改特定的成员变量，这些变量的变化不会违反对象的逻辑常量性。例如，在`CTextBlock`类中，`lengthIsValid`和`textLength`可以标记为mutable，以便在计算文本长度时更新缓存，而不破坏const语义。
接下来，我们转向constexpr。constexpr比const更为严格，它指定的变量或函数必须在编译时即可确定其值。这意味着constexpr变量必须在声明时初始化，并且其初始值必须是编译时常量表达式。同样，constexpr函数的所有参数和计算都必须在编译时完成。这样的函数可以用于创建类型安全的元编程或在模板中进行计算。
总结const和constexpr的主要区别在于：
1. const保证运行时的不变性，但并不强制在编译时计算。
2. constexpr不仅要求不变性，还要求值必须在编译时可计算。
在实际编程中，const通常用于约束代码，防止意外修改，而constexpr则用于优化，确保在编译时执行某些计算，提高性能并减少运行时开销。正确理解和使用这两个关键字是提升C++代码质量和效率的关键。"
C++中的中的const和和constexpr详解详解
C++ const 和 constexpr 的区别呢，constexpr表示这玩意儿在编译期就可以算出来（前提是为了算出它所依赖
的东西也是在编译期可以算出来的）。而const只保证了运行时不直接被修改（但这个东西仍然可能是个动态变
量）。下面我们来详细讲解下。
C++中的const可用于修饰变量、函数，且在不同的地方有着不同的含义，现总结如下。
const的语义的语义
C++中的const的目的是通过编译器来保证对象的常量性，强制编译器将所有可能违背const对象的常量性的操作都视为error。
对象的常量性可以分为两种：物理常量性（即每个bit都不可改变）和逻辑常量性（即对象的表现保持不变）。C++中采用的是
物理常量性，例如下面的例子：
struct A {
int *ptr;
};
int k = 5, r = 6;
const A a = {&k};
a.ptr = &r; // !error
*a.ptr = 7; // no error
a是const对象，则对a的任何成员进行赋值都会被视为error，但如果不改动ptr，而是改动ptr指向的对象，编译器就不会报错。
这实际上违背了逻辑常量性，因为A的表现已经改变了！
逻辑常量性的另一个特点是，const对象中可以有某些用户不可见的域，改变它们不会违背逻辑常量性。Effective C++中的例
子是：
class CTextBlock {
public:
...
std::size_t length() const;
private:
char *pText;
std::size_t textLength; // last calculated length of textblock
bool lengthIsValid; // whether length is currently valid
};
CTextBlock对象每次调用length方法后，都会将当前的长度缓存到textLength成员中，而lengthIsValid对象则表示缓存的有效
性。这个场景中textLength和lengthIsValid如果改变了，其实是不违背CTextBlock对象的逻辑常量性的，但因为改变了对象中
的某些bit，就会被编译器阻止。C++中为了解决此问题，增加了mutable关键字。
本部分总结：C++中const的语义是保证物理常量性，但通过mutable关键字可以支持一部分的逻辑常量性。
const修饰变量修饰变量
如上节所述，用const修饰变量的语义是要求编译器去阻止所有对该变量的赋值行为。因此，必须在const变量初始化时就提供
给它初值：
const int i;
i = 5; // !error
const int j = 10; // ok
这个初值可以是编译时即确定的值，也可以是运行期才确定的值。如果给整数类型的const变量一个编译时初值，那么可以用
这个变量作为声明数组时的长度：
const int COMPILE_CONST = 10;
const int RunTimeConst = cin.get();
int a1[COMPLIE_CONST]; // ok in C++ and error in C
int a2[RunTimeConst]; // !error in C++
因为C++编译器可以将数组长度中出现的编译时常量直接替换为其字面值，相当于自动的宏替换。（gcc验证发现，只有数组
长度那里直接做了替换，而其它用COMPILE_CONST赋值的地方并没有进行替换。）
文件域的const变量默认是文件内可见的，如果需要在b.cpp中使用a.cpp中的const变量M，需要在M的初始化处增加extern：
//a.cpp
extern const int M = 20;
//b.cpp
extern const int M;
一般认为将变量的定义放在.h文件中会导致所有include该.h文件的.cpp文件都有此变量的定义，在链接时会造成冲突。但将
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