在我看来,拥有一个“总是返回5的函数”破坏或稀释了“调用函数”的意义。必须有一个原因,或者需要这个功能,否则它就不会出现在c++ 11中。为什么会在那里?

// preprocessor.
#define MEANING_OF_LIFE 42

// constants:
const int MeaningOfLife = 42;

// constexpr-function:
constexpr int MeaningOfLife () { return 42; }

在我看来,如果我写一个函数,返回一个字面值,然后我进行代码检查,有人会告诉我,我应该声明一个常量值,而不是返回5。


当前回答

曾经有一种元编程模式:

template<unsigned T>
struct Fact {
    enum Enum {
        VALUE = Fact<T-1>*T;
    };
};

template<>
struct Fact<1u> {
    enum Enum {
        VALUE = 1;
    };
};

// Fact<10>::VALUE is known be a compile-time constant

我相信引入constexpr是为了让你编写这样的构造,而不需要模板和带有特化的奇怪构造,SFINAE之类的东西——但就像你编写一个运行时函数一样,但保证结果将在编译时确定。

但是,请注意:

int fact(unsigned n) {
    if (n==1) return 1;
    return fact(n-1)*n;
}

int main() {
    return fact(10);
}

用g++ -O3编译它,你会看到事实(10)确实在编译时被求值了!

一个VLA-aware编译器(C99模式下的C编译器或带有C99扩展的c++编译器)甚至可以允许你做:

int main() {
    int tab[fact(10)];
    int tab2[std::max(20,30)];
}

但目前它是非标准的c++ - constexpr看起来是一种解决这个问题的方法(即使没有VLA,在上面的例子中)。还有一个问题,就是需要有“正式的”常量表达式作为模板参数。

其他回答

所有其他的答案都很棒,我只是想给一个很酷的例子,你可以用constexpr做一件很棒的事情。See-Phit (https://github.com/rep-movsd/see-phit/blob/master/seephit.h)是一个编译时HTML解析器和模板引擎。这意味着您可以放入HTML,然后取出能够操作的树。在编译时进行解析可以提供一些额外的性能。

从github页面的例子:

#include <iostream>
#include "seephit.h"
using namespace std;



int main()
{
  constexpr auto parser =
    R"*(
    <span >
    <p  color="red" height='10' >{{name}} is a {{profession}} in {{city}}</p  >
    </span>
    )*"_html;

  spt::tree spt_tree(parser);

  spt::template_dict dct;
  dct["name"] = "Mary";
  dct["profession"] = "doctor";
  dct["city"] = "London";

  spt_tree.root.render(cerr, dct);
  cerr << endl;

  dct["city"] = "New York";
  dct["name"] = "John";
  dct["profession"] = "janitor";

  spt_tree.root.render(cerr, dct);
  cerr << endl;
}

它在某些方面很有用

// constants:
const int MeaningOfLife = 42;

// constexpr-function:
constexpr int MeaningOfLife () { return 42; }

int some_arr[MeaningOfLife()];

将它与特质类或类似的类联系起来,它会变得非常有用。

Stroustrup在“Going Native 2012”大会上的演讲如下:

template<int M, int K, int S> struct Unit { // a unit in the MKS system
       enum { m=M, kg=K, s=S };
};

template<typename Unit> // a magnitude with a unit 
struct Value {
       double val;   // the magnitude 
       explicit Value(double d) : val(d) {} // construct a Value from a double 
};

using Speed = Value<Unit<1,0,-1>>;  // meters/second type
using Acceleration = Value<Unit<1,0,-2>>;  // meters/second/second type
using Second = Unit<0,0,1>;  // unit: sec
using Second2 = Unit<0,0,2>; // unit: second*second 

constexpr Value<Second> operator"" s(long double d)
   // a f-p literal suffixed by ‘s’
{
  return Value<Second> (d);  
}   

constexpr Value<Second2> operator"" s2(long double d)
  // a f-p literal  suffixed by ‘s2’ 
{
  return Value<Second2> (d); 
}

Speed sp1 = 100m/9.8s; // very fast for a human 
Speed sp2 = 100m/9.8s2; // error (m/s2 is acceleration)  
Speed sp3 = 100/9.8s; // error (speed is m/s and 100 has no unit) 
Acceleration acc = sp1/0.5s; // too fast for a human

据我所知,对constexpr的需求来自元编程中的一个问题。Trait类可能有常量表示为函数,例如:numeric_limits::max()。使用constexpr,这些类型的函数可以在元编程中使用,或者作为数组边界,等等。

我想到的另一个例子是,对于类接口,您可能希望派生类型为某些操作定义自己的常量。

编辑:

在对SO进行了一番研究之后,似乎其他人已经提出了一些使用constexpr可能实现的功能的示例。

它可以实现一些新的优化。Const传统上是类型系统的提示,不能用于优化(例如,Const成员函数可以合法地const_cast并修改对象,因此Const不能用于优化)。

Constexpr表示表达式真的是常量,前提是函数的输入是const。考虑:

class MyInterface {
public:
    int GetNumber() const = 0;
};

如果这在其他模块中公开,编译器不能相信GetNumber()在每次调用时不会返回不同的值——甚至在两次调用之间没有非const调用的情况下也不会返回不同的值——因为const可能已经在实现中被丢弃了。(显然,任何这样做的程序员都应该被枪毙,但语言允许这样做,因此编译器必须遵守这些规则。)

添加constexpr:

class MyInterface {
public:
    constexpr int GetNumber() const = 0;
};

编译器现在可以应用优化,缓存GetNumber()的返回值,并消除对GetNumber()的额外调用,因为constexpr是一个更强的保证,返回值不会改变。