constexpr和const之间有什么区别?
我什么时候只能使用其中一个?我什么时候可以同时使用这两种方法,我应该如何选择一种?
constexpr和const之间有什么区别?
我什么时候只能使用其中一个?我什么时候可以同时使用这两种方法,我应该如何选择一种?
当前回答
正如@0x499602d2已经指出的,const只确保初始化后不能更改值,而constexpr(在C++11中引入)保证变量是编译时常量。考虑以下示例(来自LearnApp.com):
cout << "Enter your age: ";
int age;
cin >> age;
const int myAge{age}; // works
constexpr int someAge{age}; // error: age can only be resolved at runtime
其他回答
const和constexpr关键字概述
在C++中,如果用常量表达式初始化常量对象,我们可以在需要常量表达式的地方使用常量对象。
const int x = 10;
int a[x] = {0};
例如,我们可以在switch中使用case语句。
constexpr可以与数组一起使用。
constexpr不是类型。
constexpr关键字可以与auto关键字一起使用。
constexpr auto x = 10;
struct Data { // We can make a bit field element of struct.
int a:x;
};
如果我们用常量表达式初始化常量对象,那么该常量对象生成的表达式现在也是常量表达式。
常量表达式:可以在编译时计算其值的表达式。
x*5-4//这是一个常量表达式。对于编译器,键入此表达式和直接键入46之间没有区别。
初始化是必需的。它只能用于阅读目的。无法更改。到目前为止,“const”和“constexpr”关键字之间没有区别。
注意:我们可以在同一声明中使用constexpr和const。
constexpr const int* p;
Constexpr函数
通常,函数的返回值是在运行时获得的。但当满足某些条件时,对constexpr函数的调用将在编译时作为常量获得。
注意:在函数调用中发送给函数的参数变量的参数,如果有多个参数,则发送给所有参数变量,如果是C。E,则函数的返回值将在编译时计算!!!
constexpr int square (int a){
return a*a;
}
constexpr int a = 3;
constexpr int b = 5;
int arr[square(a*b+20)] = {0}; //This expression is equal to int arr[35] = {0};
为了使函数成为constexpr函数,函数的返回值类型和函数参数的类型必须在名为“literal type”的类型类别中。
constexpr函数是隐式内联函数。
重要一点:
无需使用常量表达式调用constexpr函数。它不是必需的。如果发生这种情况,计算将不会在编译时完成。它将被视为正常的函数调用。因此,当需要常量表达式时,我们将无法再使用此表达式。
constexpr函数所需的条件如下所示:;
1)函数参数中使用的类型和函数返回值的类型必须是文本类型。
2)函数内部不应使用具有静态寿命的局部变量。
3)如果函数是合法的,当我们在编译时使用常量表达式调用此函数时,编译器会在编译时计算函数的返回值。
4)编译器需要查看函数的代码,因此constexpr函数几乎总是在头文件中。
5)为了使我们创建的函数成为constexpr函数,函数的定义必须在头文件中。因此,无论哪个源文件包含该头文件,都将看到函数定义。
奖金
通常使用默认成员初始化,可以在类中初始化具有常量和整数类型的静态数据成员。然而,为了做到这一点,必须同时存在“常量”和“整型”。
如果我们使用静态constexpr,那么它不必是一个整型来在类中初始化它。只要用常量表达式初始化它,就没有问题。
class Myclass {
const static int sx = 15; // OK
constexpr static int sy = 15; // OK
const static double sd = 1.5; // ERROR
constexpr static double sd = 1.5; // OK
};
我认为任何答案都不能确切地说明它有什么副作用,或者确切地说,它是什么。
当用文字或表达式初始化时,名称空间/文件范围中的constexpr和const是相同的;但对于函数,const可以由任何函数初始化,但由非constexpr初始化的constexpr(未标记constexpr或非constexpr表达式的函数)将生成编译器错误。constexpr和const都是变量的隐式内部链接(实际上,如果编译-O1或更强,则它们无法生存到链接阶段,并且static不会强制编译器在-O1或更高时发出const或constexpr的内部(本地)链接器符号;它唯一做到这一点的时候是获取变量的地址。const和constexpr将是内部符号,除非用extern表示,即extern constexpr/const int i=3;需要使用)。在函数上,constexpr使函数永远不会到达链接阶段(无论是定义中的extern或inline,还是-O0或-Ofast),而const永远不会到达,static和inline只对-O1和更高版本有此影响。当const/constexpr变量由constexpr函数初始化时,加载总是使用任何优化标志进行优化,但如果函数仅为静态或内联,或者变量不是const/constexpr,则永远不会进行优化。
标准汇编(-O0)
#include<iostream>
constexpr int multiply (int x, int y)
{
return x * y;
}
extern const int val = multiply(10,10);
int main () {
std::cout << val;
}
编译到
val:
.long 100 //extra external definition supplied due to extern
main:
push rbp
mov rbp, rsp
mov esi, 100 //substituted in as an immediate
mov edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int)
mov eax, 0
pop rbp
ret
__static_initialization_and_destruction_0(int, int):
.
.
.
然而
#include<iostream>
const int multiply (int x, int y)
{
return x * y;
}
const int val = multiply(10,10); //constexpr is an error
int main () {
std::cout << val;
}
编译到
multiply(int, int):
push rbp
mov rbp, rsp
mov DWORD PTR [rbp-4], edi
mov DWORD PTR [rbp-8], esi
mov eax, DWORD PTR [rbp-4]
imul eax, DWORD PTR [rbp-8]
pop rbp
ret
main:
push rbp
mov rbp, rsp
mov eax, DWORD PTR val[rip]
mov esi, eax
mov edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int)
mov eax, 0
pop rbp
ret
__static_initialization_and_destruction_0(int, int):
.
.
.
mov esi, 10
mov edi, 10
call multiply(int, int)
mov DWORD PTR val[rip], eax
这清楚地表明,constexpr会导致const/constexpr文件范围变量在编译时初始化,并且不会产生全局符号,而不使用它会导致在运行时在main之前初始化。
使用-Ofast编译
甚至-Ofast没有优化负载!https://godbolt.org/z/r-mhif,所以需要constexpr
对于相同的结果,也可以从其他constexpr函数内部调用constexpr功能。函数上的constexpr还防止在函数中使用编译时无法执行的任何操作;例如,调用std::cout上的<<运算符。
块范围内的constexpr的行为相同,如果由非constexpr函数初始化,则会产生错误;该值也立即代入。
最后,它的主要目的类似于C的内联函数,但只有当该函数用于初始化文件范围变量时,它才有效(这些函数不能在C上执行,但可以在C++上执行,因为它允许动态初始化文件范围变元),除非该函数也不能将全局/局部符号导出到链接器,即使使用external/static,您可以在C上使用内联;块范围变量赋值函数可以简单地使用-O1优化进行内联,而无需在C和C++上使用constexpr。
const int var可以在运行时动态设置为一个值,一旦设置为该值,就不能再更改。
constexpr int变量不能在运行时动态设置,而是在编译时动态设置。一旦设置为该值,就不能再进行更改。
下面是一个可靠的例子:
int main(int argc, char*argv[]) {
const int p = argc;
// p = 69; // cannot change p because it is a const
// constexpr int q = argc; // cannot be, bcoz argc cannot be computed at compile time
constexpr int r = 2^3; // this works!
// r = 42; // same as const too, it cannot be changed
}
上面的代码段编译得很好,我已经注释掉了导致它出错的代码段。
这里需要注意的关键概念是编译时和运行时的概念。C++中引入了新的创新,旨在尽可能在编译时**了解**某些事情,以提高运行时的性能。
任何不涉及上述两个关键概念的解释都是幻觉。
正如@0x499602d2已经指出的,const只确保初始化后不能更改值,而constexpr(在C++11中引入)保证变量是编译时常量。考虑以下示例(来自LearnApp.com):
cout << "Enter your age: ";
int age;
cin >> age;
const int myAge{age}; // works
constexpr int someAge{age}; // error: age can only be resolved at runtime
const适用于变量,并防止在代码中修改它们。
constexpr告诉编译器,此表达式会产生编译时常量值,因此可以在数组长度、赋值给常量变量等位置使用。Oli给出的链接有很多很好的示例。
基本上,它们是两个不同的概念,可以(也应该)一起使用。