C++ constexpr

定义

1. C++11新增语法
2. 编译器常量，在编译器求值
3. constexpr函数或变量必须满足一定条件才能在编译期求值。如constexpr只能进行简单操作（算术运算、逻辑运算），不能包含运行时才能确定的操作，如内存分配、文件读取

与const对比

以前的const修饰符并不能保证产生编译期常量，因此某些用法，比如用const常量声明数组长度不能保证可行。相比之下，constexpr类型具有更强的编译期检查，可以在编译阶段就发现常量能否在编译阶段确定

example

1. 无法初始化std::vector、std::list
   1. 以std::vector为例，它在内部管理着一块动态分配的连续内存区域来存储元素。在创建std::vector对象时，它会根据需要分配内存，这个过程涉及到运行时的内存分配操作，无法在编译期完成
   2. 例如，constexpr std::vector<int> v = {1, 2, 3};会报错。因为std::vector的构造函数需要在运行时确定内存分配的大小和位置，即使提供了初始化列表，也无法在编译期确定这些内存相关的操作。
   3. 代替方案：可以考虑使用std::array。std::array是一个固定大小的数组容器，它的大小在编译期是确定的，可以用于替代std::vector在编译期常量场景下的部分功能。例如，constexpr std::array<int, 3> a = {1, 2, 3};是合法的
2. 无法初始化std::string、QString
   1. std::string是一个类类型，它的构造涉及到动态内存分配（用于存储字符串内容）等运行时操作。例如，当创建一个std::string对象时，它会在堆上分配内存来存储字符序列，这个过程是在运行时发生的，无法在编译期完成
   2. C++标准库在设计时没有为 std::string 提供 constexpr 构造函数。在 C++20 之前，标准库中的大部分容器类都不能使用 constexpr 构造函数
   3. 代替方案：可以使用const char*或const char[]，形如constexpr std::string str = "hello";
   4. 代替方案：std::string_view（C++17）是一个轻量级的字符串视图类，它不拥有字符串的内容，只是提供了对字符串内容的查看功能。在某些情况下，可以将std::string_view作为编译期常量来处理字符串
      1. 不过需要注意的是，std::string_view本身只是一个视图，如果要将其转换为std::string，仍然可能涉及到运行时操作，如复制字符串内容到新的std::string对象中。但在只需要查看字符串内容而不涉及修改和存储的场景下，std::string_view可以作为一种编译期常量来使用
3. 无法初始化输入/输出（I/O）操作的类型（如std::ofstream、std::ifstream等）
   1. std::ofstream（用于输出文件流）和std::ifstream（用于输入文件流）这样的类型，它们的操作本质上依赖于外部设备（如硬盘上的文件）和运行时的系统调用。例如，当打开一个文件流时，需要在运行时查找文件系统中的文件、获取文件句柄等操作，这些操作无法在编译期完成。如constexpr std::ofstream out("output.txt");是非法的，因为在编译期无法执行打开文件并建立输出流的操作。
   2. 替代方案：如果只是需要在编译期确定一些文件相关的常量信息，比如文件名，可以使用constexpr const char*来表示文件名。例如，constexpr const char* filename = "output.txt";，然后在运行时使用这个常量来打开文件流，如std::ofstream out(filename);
4. 无法初始化大多数自定义类（如果其构造函数涉及非constexpr操作）
   1. 对于自定义类，如果其构造函数包含运行时操作，如动态内存分配、调用非constexpr函数、等待用户输入等，那么这个类就不能在编译期初始化。例如，假设有一个自定义类MyClass，其构造函数如下：

      class MyClass {
      public:
         MyClass() {
             // 动态分配内存
             data = new int;
         }
      private:
         int* data;
      };
      

      对于这样的类，constexpr MyClass obj;是不合法的，因为其构造函数中的动态内存分配操作无法在编译期完成
   2. 替代方案：要使自定义类能够在编译期初始化，需要确保其构造函数中的操作都是可以在编译期完成的。需要修改构造函数，避免动态内存分配等运行时操作。例如，可以将上述MyClass的构造函数修改为使用静态存储的成员变量，或者使用constexpr函数来初始化成员变量等方式，使其符合编译期初始化的要求

原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_44623642/article/details/143820995

免责声明：本站文章内容转载自网络资源，如本站内容侵犯了原著者的合法权益，可联系本站删除。更多内容请关注自学内容网（zxcms.com）！