首页 > C++11 阅读:908

C++11 constexpr和const的区别详解

C++11 constexpr》一节中,详细讲解了 constexpr 关键字的功能和用法。一些读者在学习过程中,经常会把 const 和 constexpr 搞混,不知道什么时候用 const,什么时候用 constexpr。本节就带领大家对 const 和 constexpr 做系统地区分。

我们知道,constexpr 是 C++ 11 标准新添加的关键字,在此之前(C++ 98/03标准)只有 const 关键字,其在实际使用中经常会表现出两种不同的语义。举个例子:
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;

void dis_1(const int x){
    //错误,x是只读的变量
    array <int,x> myarr{1,2,3,4,5};
    cout << myarr[1] << endl;
}

void dis_2(){
    const int x = 5;
    array <int,x> myarr{1,2,3,4,5};
    cout << myarr[1] << endl;
}

int main()
{
   dis_1(5);
   dis_2();
}
可以看到,dis_1() 和 dis_2() 函数中都包含一个 const int x,但 dis_1() 函数中的 x 无法完成初始化 array 容器的任务,而 dis_2() 函数中的 x 却可以。

这是因为,dis_1() 函数中的“const int x”只是想强调 x 是一个只读的变量,其本质仍为变量,无法用来初始化 array 容器;而 dis_2() 函数中的“const int x”,表明 x 是一个只读变量的同时,x 还是一个值为 5 的常量,所以可以用来初始化 array 容器。

C++ 11标准中,为了解决 const 关键字的双重语义问题,保留了 const 表示“只读”的语义,而将“常量”的语义划分给了新添加的 constexpr 关键字。因此 C++11 标准中,建议将 const 和 constexpr 的功能区分开,即凡是表达“只读”语义的场景都使用 const,表达“常量”语义的场景都使用 constexpr。

在上面的实例程序中,dis_2() 函数中使用 const int x 是不规范的,应使用 constexpr 关键字。

有读者可能会问,“只读”不就意味着其不能被修改吗?答案是否定的,“只读”和“不允许被修改”之间并没有必然的联系,举个例子:
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 10;
    const int & con_b = a;
    cout << con_b << endl;

    a = 20;
    cout << con_b << endl;
}
程序执行结果为:

10
20

可以看到,程序中用 const 修饰了 con_b 变量,表示该变量“只读”,即无法通过变量自身去修改自己的值。但这并不意味着 con_b 的值不能借助其它变量间接改变,通过改变 a 的值就可以使 con_b 的值发生变化。

在大部分实际场景中,const 和 constexpr 是可以混用的,例如:
const int a = 5 + 4;
constexpr int a = 5 + 4;
它们是完全等价的,都可以在程序的编译阶段计算出结果。但在某些场景中,必须明确使用 constexpr,例如:
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;

constexpr int sqr1(int arg){
    return arg*arg;
}

const int sqr2(int arg){
    return arg*arg;
}

int main()
{
    array<int,sqr1(10)> mylist1;//可以,因为sqr1时constexpr函数
    array<int,sqr2(10)> mylist1;//不可以,因为sqr2不是constexpr函数
    return 0;
}
其中,因为 sqr2() 函数的返回值仅有 const 修饰,而没有用更明确的 constexpr 修饰,导致其无法用于初始化 array 容器(只有常量才能初始化 array 容器)。

总的来说在 C++ 11 标准中,const 用于为修饰的变量添加“只读”属性;而 constexpr 关键字则用于指明其后是一个常量(或者常量表达式),编译器在编译程序时可以顺带将其结果计算出来,而无需等到程序运行阶段,这样的优化极大地提高了程序的执行效率。

编程帮,一个分享编程知识的公众号。跟着站长一起学习,每天都有进步。

通俗易懂,深入浅出,一篇文章只讲一个知识点。

文章不深奥,不需要钻研,在公交、在地铁、在厕所都可以阅读,随时随地涨姿势。

文章不涉及代码,不烧脑细胞,人人都可以学习。

当你决定关注「编程帮」,你已然超越了90%的程序员!

编程帮二维码
微信扫描二维码关注