C++中const用于声明运行时或编译时常量，保证值不可变；constexpr则要求编译时确定值，支持编译时计算，适用于数组大小、模板参数等场景，且constexpr变量必为const，反之不成立。
在C++中声明常量，我们主要依赖
const
和
constexpr
这两个关键字。简单来说，
const
确保变量一旦初始化就不能被修改，它既可以用于编译时常量，也可以用于运行时常量。而
constexpr
则更进一步，它强制要求变量在编译时就能确定其值，主要用于创建真正的编译时常量。
C++常量声明与选择
声明常量，最直观的方式就是使用
const
关键字。它放在类型前或类型后都可以，例如
const int max_size = 100;
或者
int const max_size = 100;
。这表示
max_size
的值在初始化后就不能再改变了。这种不变性可以在编译时被检查，从而避免很多潜在的错误。
而当我们需要一个在编译阶段就能确定其值的常量时，
constexpr
就显得尤为重要。比如
constexpr double PI = 3.1415926535;
。这意味着
PI
的值在程序编译完成时就已经固定下来，不会有任何运行时的计算开销。这对于数组大小、模板参数或者任何需要在编译时就确定的数值来说，是不可或缺的。
从另一个角度看，
const
更多地是关于“不变性”的承诺，而
constexpr
则是关于“编译时求值”的能力。一个
constexpr
变量必然是
const
的，因为它在编译时就确定了值，自然不能再改变。但一个
const
变量却不一定是
constexpr
的，它的值可能在运行时才确定，比如一个函数参数或者从文件读取的配置值。
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#include // const 可以在运行时初始化void print_value(const int value) { // value = 10; // 错误：不能修改 const 参数 std::cout << "Runtime const value: " << value << std::endl;}int main() { // const 变量，编译时确定 const int compile_time_const = 100; std::cout << "Compile-time const: " << compile_time_const << std::endl; // const 变量，运行时确定 int input_val; std::cout <> input_val; const int runtime_const = input_val; // runtime_const 在运行时初始化 std::cout << "Runtime initialized const: " << runtime_const << std::endl; print_value(runtime_const); // constexpr 变量，必须在编译时确定 constexpr double PI = 3.1415926535; std::cout << "Compile-time constexpr PI: " << PI << std::endl; // constexpr 函数示例 constexpr int get_square(int n) { return n * n; } constexpr int square_of_5 = get_square(5); // 编译时计算 std::cout << "Compile-time constexpr function result: " << square_of_5 << std::endl; // int arr[runtime_const]; // 错误：数组大小必须是编译时常量 int arr_constexpr[compile_time_const]; // 正确：compile_time_const 是编译时常量 int arr_constexpr_2[square_of_5]; // 正确：square_of_5 是编译时常量 return 0;}
C++中const关键字的深层理解与使用场景
const
关键字在C++里，与其说是一个简单的“常量”声明，不如说是一种强大的“不变性”契约。它渗透在语言的各个角落，从基本数据类型到复杂的类结构，无处不在。我个人觉得，掌握
const
的精髓，是写出健壮、可维护C++代码的关键一步。
它最直接的用法是修饰变量，声明一个常量，比如
const int max_iterations = 1000;
。这很明确，
max_iterations
的值不能变。但事情没那么简单，当涉及到指针时，
const
的位置就变得微妙起来。
考虑
const int* ptr;
和
int* const ptr;
。前者表示
ptr
指向的内容是常量，你不能通过
ptr
去修改它指向的值，但
ptr
本身可以指向别的地方。而后者则表示
ptr
这个指针本身是常量，它一旦指向某个地址就不能再指向别处了，但它指向的内容（如果不是
const
的）是可以修改的。如果两者兼顾，那就是
const int* const ptr;
，内容和指针本身都不能变。这种细微的差别，初学者常常混淆，但却是避免很多运行时错误的关键。
int a = 10;int b = 20;const int* ptr_to_const = &a; // ptr_to_const 指向的内容是常量// *ptr_to_const = 15; // 错误：不能修改 ptr_to_const 指向的内容ptr_to_const = &b; // 正确：ptr_to_const 本身可以改变指向int* const const_ptr = &a; // const_ptr 这个指针是常量*const_ptr = 15; // 正确：可以通过 const_ptr 修改它指向的内容// const_ptr = &b; // 错误：const_ptr 本身不能改变指向const int* const const_ptr_to_const = &a; // 指针和它指向的内容都是常量// *const_ptr_to_const = 15; // 错误// const_ptr_to_const = &b; // 错误
在函数参数中，
const
引用（
const T&
）非常常见，它既避免了对象拷贝的开销，又保证了函数不会修改传入的原始对象，这是一种非常好的实践。
此外，在类成员函数中，
const
修饰符（
void my_func() const;
）表示这个成员函数不会修改类的任何成员变量。这对于提供只读操作的函数至关重要，它让编译器帮你检查，确保你的设计意图得到遵守。这不仅提升了代码的安全性，也让使用者能清晰地知道哪些函数是安全的“只读”操作，哪些可能会改变对象状态。
使用
const
的好处是多方面的：它提高了代码的可读性，明确了变量的意图；它增加了安全性，让编译器在编译阶段就能捕获到对常量的不当修改；它还能帮助编译器进行优化，因为编译器知道某些值不会改变。在我看来，写C++，如果能坚持合理地使用
const
，代码质量会有一个质的飞跃。
C++ constexpr：编译时常量表达式的强大之处
constexpr
，这个C++11引入的关键字，我觉得它真正体现了现代C++追求“零开销抽象”和“尽可能在编译时完成工作”的哲学。它不仅仅是声明一个常量，更重要的是，它承诺这个值（或这个函数的结果）能够在编译阶段被完全确定。
constexpr
的核心在于“编译时求值”。这意味着，任何被
constexpr
修饰的变量，它的初始化表达式必须是一个常量表达式，即编译器在编译时就能完全计算出结果的表达式。比如，
constexpr int size = 10 * 20;
，这里的
10 * 20
在编译时就能算出是200。而
constexpr int size = get_runtime_input();
则是不允许的，因为
get_runtime_input()
的结果只能在运行时才能确定。
constexpr
的强大之处远不止于此，它还可以修饰函数、构造函数，甚至是C++20中的虚函数。一个
constexpr
函数意味着它在满足特定条件时（所有参数都是常量表达式），可以在编译时被调用并计算出结果。这带来的好处是显而易见的：
性能优化：编译时计算意味着运行时没有任何开销。对于一些固定不变的数学计算或数据转换，直接在编译时完成，程序启动或执行时就省去了这部分计算时间。这对于嵌入式系统或者对性能极致追求的场景非常有利。类型安全与模板元编程：
constexpr
值可以作为非类型模板参数，或者用于数组的大小声明，这在以前通常需要依赖宏或者枚举。这使得模板元编程更加强大和类型安全。比如
std::array
中的
N
就可以是一个
constexpr
变量。更强的编译器检查：如果一个值被声明为
constexpr
但实际上不能在编译时确定，编译器会立即报错，这比运行时错误更容易发现和修复。
#include #include // For std::array// constexpr 函数：如果参数是常量表达式，则可以在编译时求值constexpr int factorial(int n) { return (n <= 1) ? 1 : (n * factorial(n - 1));}// C++17 constexpr lambdaconstexpr auto sum_two_numbers = [](int a, int b) { return a + b;};class Point {public: constexpr Point(double x, double y) : x_(x), y_(y) {} constexpr double get_x() const { return x_; } constexpr double get_y() const { return y_; }private: double x_, y_;};int main() { // constexpr 变量，由 constexpr 函数初始化 constexpr int fact_5 = factorial(5); // 编译时计算 factorial(5) std::cout << "Factorial of 5 (constexpr): " << fact_5 << std::endl; // 120 // 使用 constexpr 结果作为数组大小 std::array my_array; // 数组大小在编译时确定为 24 std::cout << "Size of my_array: " << my_array.size() << std::endl; // constexpr lambda 的使用 constexpr int total = sum_two_numbers(10, 20); // 编译时计算 std::cout << "Sum (constexpr lambda): " << total << std::endl; // constexpr 构造函数 constexpr Point p1(1.0, 2.0); // 编译时构造 Point 对象 std::cout << "Point coordinates (constexpr): (" << p1.get_x() << ", " << p1.get_y() << ")" << std::endl; // 注意：constexpr 函数如果运行时调用，行为和普通函数一样 int runtime_val = 3; int fact_runtime = factorial(runtime_val); // 运行时计算 factorial(3) std::cout << "Factorial of 3 (runtime): " << fact_runtime << std::endl; return 0;}
constexpr
函数有一些限制，比如它们通常不能包含虚函数调用、
goto
语句、非字面量类型的变量（除非它们也是
constexpr
的）等。这些限制确保了函数在编译时求值的可能性。但随着C++标准的演进，
constexpr
的能力也在不断增强，例如C++14放宽了
constexpr
函数的限制，允许包含局部变量和循环等。
const与constexpr：何时选择，如何抉择？
在实际编程中，面对
const
和
constexpr
，我们常常需要做出选择。这两种关键字虽然都与“不变性”有关，但它们的侧重点和适用场景却有着本质的区别。理解这些差异，才能做出最合适的抉择。
最核心的区别在于：
const
保证的是“运行时不变性”，而
constexpr
则要求“编译时不变性”。换句话说，所有
constexpr
的变量都是
const
的，因为它们在编译时就确定了值，自然不能再改变。但反过来就不成立了，一个
const
变量可能在运行时才被初始化，所以它不一定是
constexpr
的。
何时选择
const
？
当你只是想表达某个变量在初始化后不应被修改，无论其值是在编译时确定还是运行时确定，
const
都是你的首选。
函数参数：当你不希望函数修改传入的参数时，使用
const
引用或
const
指针，比如
void process_data(const std::vector& data);
。这是一种安全且高效的做法。类成员函数：当一个成员函数不修改类的任何成员变量时，将其声明为
const
成员函数，例如
double get_area() const;
。这有助于维护对象的状态完整性，并允许
const
对象调用这些函数。局部变量：对于那些在函数内部初始化后就不再改变的变量，使用
const
可以提高代码可读性，并帮助编译器进行优化。全局或静态常量：如果这些常量的值可能依赖于运行时环境（比如从配置文件读取），或者你只是想表达它们不可变，但不需要在编译时使用它们进行计算，那么
const
是合适的。
何时选择
constexpr
？
当你需要一个值在编译时就必须确定，并且可能用于编译时计算（如数组大小、模板参数），或者你追求极致的性能优化，希望将计算提前到编译阶段时，
constexpr
是不可替代的。
数组大小：C++要求数组的大小必须是编译时常量，所以
constexpr
变量是理想的选择。
int my_array[constexpr_size];
。模板参数：非类型模板参数必须是编译时常量，
constexpr
变量能够满足这一要求。性能关键的计算：如果某个计算的结果在程序运行前就能确定，并且这个计算是重复的或者开销较大，将其封装为
constexpr
函数，可以避免运行时开销。字面量类型：对于像整数、浮点数、枚举等字面量类型，如果它们的值是固定的，并且你想强调其编译时性质，
constexpr
是比
const
更强的声明。
总结一下核心差异：
求值时机编译时或运行时必须在编译时保证变量值不可变变量值不可变，且在编译时确定适用范围变量、指针、引用、函数参数、成员函数变量、函数、构造函数、lambda表达式隐含关系@@######@@变量隐含@@######@@，反之不然主要目的表达不变性，防止意外修改启用编译时计算，优化性能，提供更强的类型安全
在实践中，如果一个变量的值可以在编译时确定，并且你希望它具有编译时常量属性，那么优先使用
const
。如果只是简单地希望变量不可变，且其值可能在运行时确定，那么使用
constexpr
就足够了。过度使用
constexpr
可能会对代码的灵活性造成一些限制，因为它要求更严格的编译时求值条件。但另一方面，如果忽略
const
，你可能会错过一些重要的性能优化机会，并且无法利用其在模板元编程等领域的强大能力。所以，这确实是一个需要权衡的选择。
constexpr
const
constexpr
constexpr
以上就是C++常量如何声明 const和constexpr区别的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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