C++11中的constexpr

一、引言

        在C++11及以后的版本中，constexpr关键字被引入，用以表示常量表达式（Constant Expression）。常量表达式是值在编译时就能确定，并且在程序运行期间不会改变的表达式。使用constexpr，开发者可以指定函数或变量为编译时常量，这有助于提升程序的性能和可读性。

二、constexpr 变量

        constexpr变量必须在声明时初始化，且其初始值必须是一个常量表达式。这意呀着constexpr变量一旦被定义，其值就不能再改变。

三、示例

constexpr int max_value = 100; // 正确：在编译时就能确定值  
// constexpr int another_value; // 错误：未初始化  // 使用constexpr变量  
constexpr int square(int x) { return x * x; }  
constexpr int result = square(max_value); // 正确：在编译时计算

四、constexpr 函数

constexpr函数必须满足以下条件才能被编译器视为常量表达式：

1. 函数体必须只包含一条返回语句。
2. 函数体中只能使用常量表达式作为参数。
3. 函数的返回类型必须是一个字面量类型（如整数、指针、枚举等）。

函数体不能包含任何动态内存分配、异常处理、递归调用等可能导致运行时行为的操作。

constexpr int factorial(int n) {  return n <= 1 ? 1 : n * factorial(n - 1); // 在C++11中，由于递归，这实际上是错误的  // C++14及以后支持constexpr函数中的递归  
}  // 正确的使用方式（不考虑递归问题）  
constexpr int factorial(int n) {  return (n > 1) ? n * factorial(n - 1) : 1; // 注意：C++11中，这实际上会编译失败  
}  // C++14及以后支持constexpr的递归，或者我们可以使用迭代方式：  
constexpr int factorialIterative(int n) {  int result = 1;  for (int i = 2; i <= n; ++i) {  result *= i; // 注意：C++14之前，这种循环在constexpr函数中是不允许的  }  return result;  
}

五、注意事项

• 并非所有编译器都完美支持C++11或更高版本的全部特性，特别是关于constexpr的复杂用法。
• 在使用constexpr时，需要特别注意函数递归和循环在C++标准不同版本中的支持情况。
• constexpr不仅可以用于基础类型，还可以用于类类型（只要类满足一定的条件），但这超出了基础用法的范畴。

六、小结

        总的来说，constexpr是C++11引入的一个非常有用的特性，它允许开发者编写在编译时就能确定值的代码，从而可能带来性能上的提升和代码上的优化。

附：c++11新增的其他性