C++ consteval用法详解（附带实例）

在 C++ 中，如果函数的所有输入在编译时可用，那么 constexpr 函数允许在编译时进行函数运算。然而，这不是一定的，constexpr 函数也可能在运行时执行。

consteval 是 C++20 中引入的一个关键字，用于强制函数在编译期间计算，确保函数在编译时产生常量表达式

C++ consteval的使用方式

使用 consteval 关键字，当你想要：
1) 定义必须在编译时运算的非成员函数或函数模板：

constexpr unsigned int factorial(unsigned int const n)
{
    return n > 1 ? n * factorial(n-1) : 1;
}

2) 定义必须在编译时执行的用来初始化 constexpr 对象的构造函数及只在编译时调用的成员函数：

class point3d
{
    double x_;
    double y_;
    double z_;
public:
    constexpr point3d(double const x = 0,
                      double const y = 0,
                      double const z = 0)
        : x_{x}, y_{y}, z_{z}
    {}

    constexpr double get_x() const {return x_;}
    constexpr double get_y() const {return y_;}
    constexpr double get_z() const {return z_;}
};

深度剖析C++ consteval

consteval 说明符在 C++20 中引入。它只可用于函数或函数模板，并定义它们为即时函数。这意味着任何函数调用必须在编译时执行，并产生编译时常量表达式。如果函数不能在编译时进行运算，那么程序格式错误，编译器会报编译错误。

即时函数有以下规则：

• 析构函数、分配、释放函数不能是即时函数；
• 如果函数声明包含 consteval 说明符，则所有那个函数的声明必须包含它；
• consteval 说明符不能和 constexpr 或 constinit 一起使用；
• 即时函数是内联 constexpr 函数。因此，即时函数和函数模板必须满足与 constexpr 函数相关的要求。

如何使用 factorial() 函数如下所示：

constexpr unsigned int f = factorial(6);
std::cout << f << '\n';

constexpr point3d p {0, 1, 2};
std::cout << p.get_x() << ' ' << p.get_y() << ' ' << p.get_z() << '\n';

然而，以下示例会产生编译错误，因为即时函数 factorial() 和 point3d 的构造函数无法在编译时进行运算：

unsigned int n;
std::cin >> n;
const unsigned int f2 = factorial(n); // error

double x = 0, y = 1, z = 2;
constexpr point3d p2 {x, y, z}; // error

除非即时函数在常量表达式里，否则无法对其取地址：

using pfact = unsigned int(unsigned int);
pfact* pf = factorial;
constexpr unsigned int f3 = pf(42); // error

constexpr auto addr_factorial()
{
    return &factorial;
}

constexpr unsigned int invoke_factorial(unsigned int const n)
{
    return addr_factorial()(n);
}

constexpr auto ptr = addr_factorial(); // ERROR: cannot take the pointer of an immediate function
constexpr unsigned int f2 = invoke_factorial(5); // OK

因为即时函数在运行时不可见，它们的符号没有生成，因此调试器无法显示它们。